JP5172316B2 - フォトマスク、フォトマスクの線幅補正方法、線幅補正装置 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置等の製造に用いられるフォトマスク、フォトマスクの線幅補正方法、線幅補正装置及びそれを用いた電子デバイスに関する。
半導体装置を作製する際に用いられるフォトマスクにおいて、フォトマスクに形成される遮光膜のパターンの線幅には、高い精度が要求されている。しかしながら、遮光膜の形成時の各種の条件の変動により、フォトマスクの面内で線幅が数％の範囲でばらつくのが現状であり、ばらつきの大きいフォトマスクは使用できず、フォトマスクの歩留まりを低下させている。また、良品とされたマスクにおいても、線幅は面内で一定の範囲でばらついており、このばらつきは、半導体装置の歩留まりの低下を招くだけではなく、半導体装置の高性能化の妨げにもなっている。最近では、フォトマスク上の微小寸法を制御する際に、マスク・エラー増大因子（ＭＥＥＦ： mask error enhancement factor）が大きくなり、縮小露光（例えば１／４の縮小露光）しているにもかかわらず、ＭＥＥＦが４倍の場合は、フォトマスク上の線幅のばらつきが、そのまま（等倍で）ウェーハに転写され、フォトマスクの線幅の均一性への要求度は一層高まっている。
また、フォトマスクの遮光膜の線幅の均一性以外にも、フォトマスクを用いた加工工程における各種のばらつきに起因してウェーハ上の線幅が面内で不均一となる問題もある。
また、フォトマスクの遮光膜の線幅の均一性以外にも、フォトマスクを用いた加工工程における各種のばらつきに起因してウェーハ上の線幅が面内で不均一となる問題もある。
遮光膜の線幅が、非常に限られた領域で局部的に変動している（欠陥状の）場合は、例えば、ＦＩＢ（Focused Ion Beam：集束イオンビーム）装置やダイヤモンド針を付けたＡＦＭ（Atomic Force Microscope）加工機、あるいは、ＥＢ（Electron Beam）装置等により修正することができるが、広域範囲で線幅が変動している場合には、これらの手法は時間がかかってしまい、実用的でない。
一方、特許文献１には、ウェーハ上の線幅（最小寸法、ＣＤ：Critical Dimension）に対応させて透過率を変化させた層をフォトマスク基板の背面（遮光膜と逆の面）に設ける方法が提案されているが、この方法は、フォトマスク基板の両面に光学層を設けるために、構造が複雑で、また、フォトマスクの取り扱いが難しくなる。また、一度基板背面に設けた光学層の透過率を変更することは困難であるため、例えば露光装置の照度分布変動等、各種の装置特性の変動に対応させた補正は、実質上できなかった。
一方、特許文献２には、フォトマスクの遮光膜にレーザを照射することが提案されているが、それは遮光膜の内部応力を減少させることを目的としており、線幅の調整はできない。
なお、特許文献３には、フォトマスクにパルスレーザを照射し、遮光膜ではなく、フォトマスクの基板内部の透過率を変えることにより線幅の調整を行う技術が提案されている。
特開２００４−１３３４５６号公報
特開２００２−２２９１８３号公報
米国特許出願公開第２００７／００６５７２９Ａ１号明細書
一方、特許文献２には、フォトマスクの遮光膜にレーザを照射することが提案されているが、それは遮光膜の内部応力を減少させることを目的としており、線幅の調整はできない。
なお、特許文献３には、フォトマスクにパルスレーザを照射し、遮光膜ではなく、フォトマスクの基板内部の透過率を変えることにより線幅の調整を行う技術が提案されている。
本発明は、上記の課題に基づいたものであり、その目的は、フォトマスクの線幅のばらつきを精度良く補正し、また、露光装置等の変動に対しても線幅を調整できるフォトマスク、フォトマスクの線幅補正方法、線幅補正装置及びそれを用いた電子デバイスを提供することである。
本発明の一態様によれば、基板と、前記基板の主面上に設けられ、第１のマスク線幅を有する第１の領域では第１の透過率を有し、前記第１のマスク線幅とは異なる第２のマスク線幅を有する第２の領域では前記第１の透過率とは異なる第２の透過率を有する遮光膜と、を備え、前記第１のマスク線幅を反映してウェーハ上に形成された第１のパターンの線幅と、前記第２のマスク線幅を反映して前記ウェーハ上に形成された第２のパターンの線幅と、が実質的に等しくなるように、前記第１の透過率と、前記第２の透過率と、が設定されてなることを特徴とするフォトマスクが提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、基板の主面上に、第１のマスク線幅を有する第１の領域と、前記第１のマスク線幅とは異なる第２のマスク線幅を有する第２の領域と、を有する遮光膜を形成し、前記遮光膜の一部にレーザ光を照射して、前記遮光膜の透過率を部分的に上昇させて、前記第１のマスク線幅を反映してウェーハ上に形成された第１のパターンの線幅と、前記第２のマスク線幅を反映して前記ウェーハ上に形成された第２のパターンの線幅と、が実質的に等しくなるように、前記第１の領域の第１の透過率と、前記第２の領域の第２の透過率と、を設定することを特徴とするフォトマスクの線幅補正方法が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、基板の主面上に設けられ、第１のマスク線幅を有する第１の領域と、前記第１のマスク線幅とは異なる第２のマスク線幅を有する第２の領域と、を有する遮光膜の所定のパターンの位置を検出する位置検出部と、前記遮光膜のマスク線幅に対応して前記遮光膜の透過率を上昇させるレーザ光を出射するレーザ出力部と、 前記遮光膜と前記レーザ光との相対位置を変化させる走査部と、を備え、前記レーザ出力部と前記走査部は、前記第１のマスク線幅を反映してウェーハ上に形成された第１のパターンの線幅と、前記第２のマスク線幅を反映して前記ウェーハ上に形成された第２のパターンの線幅と、が実質的に等しくなるように、前記第１の領域の第１の透過率と、前記第２の領域の第２の透過率と、を設定することを特徴とするフォトマスクの線幅補正装置が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、上記のフォトマスクを用いて製造したことを特徴とする電子デバイスが提供される。
本発明によれば、フォトマスクの線幅のばらつきを精度良く補正し、また、露光装置等の変動に対しても線幅を調整できるフォトマスク、フォトマスクの線幅補正方法、線幅補正装置及びそれを用いた電子デバイスが提供される。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の図面において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの構成と特性を例示する模式図である。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式断面図である。
図１（ａ）に表したように、本発明の第１の実施形態のフォトマスク１０は、基板１１０を有している。基板１１０には、例えば石英ガラスなどからなる透明材料を用いることができる。そして、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられている。遮光膜１２０には、珪化モリブデン（ＭｏＳｉ）、クロム酸化物、クロム窒化物、シリコン酸化物、シリコン窒化物、フッ素化合物、タンタル化合物、及びそれらの混合物や、それらの積層膜を用いることができる。
なお、以下の図面において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの構成と特性を例示する模式図である。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式断面図である。
図１（ａ）に表したように、本発明の第１の実施形態のフォトマスク１０は、基板１１０を有している。基板１１０には、例えば石英ガラスなどからなる透明材料を用いることができる。そして、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられている。遮光膜１２０には、珪化モリブデン（ＭｏＳｉ）、クロム酸化物、クロム窒化物、シリコン酸化物、シリコン窒化物、フッ素化合物、タンタル化合物、及びそれらの混合物や、それらの積層膜を用いることができる。
遮光膜１２０には、所定の形状のパターンが設けられている。このパターンに基づいて、半導体装置のウェーハ上にレジストパターンが形成され、それに基づいて半導体装置を構成する各種の膜のパターンが形成される。
なお、遮光膜１２０は、完全に光を遮断するものではなく、所定の透過率を有する、いわゆるハーフトーン型の遮光膜である。また、上記の基板１１０と遮光膜１２０とでハーフトーン型位相シフトマスクが構成される。また、フォトマスクは、上記のハーフトーン型位相シフトマスクを含み、さらには、後述の透過率調整膜構造体を含むことができる。この透過率調整膜構造体は、ペリクル膜及びペリクル膜に設けられた透過率調整層を含むことができる。
なお、遮光膜１２０は、完全に光を遮断するものではなく、所定の透過率を有する、いわゆるハーフトーン型の遮光膜である。また、上記の基板１１０と遮光膜１２０とでハーフトーン型位相シフトマスクが構成される。また、フォトマスクは、上記のハーフトーン型位相シフトマスクを含み、さらには、後述の透過率調整膜構造体を含むことができる。この透過率調整膜構造体は、ペリクル膜及びペリクル膜に設けられた透過率調整層を含むことができる。
ここで、ウェーハ上のレジストのパターンは、半導体装置の設計に基づいて各種の形状と寸法を持つが、ここでは、半導体装置の設計ルールに対応した最小寸法ＣＤ（Critical Dimension）を示す「線幅」を問題にする。すなわち、設計上の最小寸法ＣＤの線幅をウェーハ上で均一化する（ＣＤＵ：Critical Dimension Uniformityを向上する）ことが目的であり、以下、「線幅」とは、設計上の最小寸法ＣＤの線幅を言う。そして、それに対応するフォトマスク１０の遮光膜１２０の線の幅を「マスク線幅」と言う。すなわち、本願明細書において、「マスク線幅」とは、設計上の最小寸法ＣＤの線幅に対応したフォトマスク上の線幅を言う。
遮光膜１２０のマスク線幅は、本来面内で一定であることが望まれているが、実際には、面内で変動する。すなわち、第１の領域１３１では、遮光膜１２０は、第１のマスク線幅を有しており、第２の領域１３２では、遮光膜１２０は、第２のマスク線幅を有している。
図１（ｂ）は、フォトマスク１０の面内の位置に対するマスク線幅の変化を例示したグラフ図である。横軸は、フォトマスク１０の面内の位置を示し、また縦軸は、マスク線幅を示す。図１（ｂ）に表したように、第１の領域１３１ではマスク線幅が大きく、第２の領域１３２ではマスク線幅が小さくなっている。すなわち、遮光膜１２０は、第１のマスク線幅を有する第１の領域１３１では第１の透過率を有し、第１のマスク線幅とは異なる第２のマスク線幅を有する第２の領域１３２では、第１の透過率とは異なる第２の透過率を有する。そして、第２のマスク線幅は、第１のマスク線幅より小さく、第２の透過率は、第１の透過率より高い。
なお、図１（ａ）、（ｂ）において、説明の簡便さのために、第１の領域１３１と第２の領域１３２の境界の位置は大まかにモデル的に例示されており、境界の位置の精度（及びその基となる各領域の定義）に関しては、フォトマスクの状態によって各種適切に設定し得る。また、領域の定義に従って、領域の種類の数も適切に設定され得る。
遮光膜１２０のマスク線幅は、本来面内で一定であることが望まれているが、実際には、面内で変動する。すなわち、第１の領域１３１では、遮光膜１２０は、第１のマスク線幅を有しており、第２の領域１３２では、遮光膜１２０は、第２のマスク線幅を有している。
図１（ｂ）は、フォトマスク１０の面内の位置に対するマスク線幅の変化を例示したグラフ図である。横軸は、フォトマスク１０の面内の位置を示し、また縦軸は、マスク線幅を示す。図１（ｂ）に表したように、第１の領域１３１ではマスク線幅が大きく、第２の領域１３２ではマスク線幅が小さくなっている。すなわち、遮光膜１２０は、第１のマスク線幅を有する第１の領域１３１では第１の透過率を有し、第１のマスク線幅とは異なる第２のマスク線幅を有する第２の領域１３２では、第１の透過率とは異なる第２の透過率を有する。そして、第２のマスク線幅は、第１のマスク線幅より小さく、第２の透過率は、第１の透過率より高い。
なお、図１（ａ）、（ｂ）において、説明の簡便さのために、第１の領域１３１と第２の領域１３２の境界の位置は大まかにモデル的に例示されており、境界の位置の精度（及びその基となる各領域の定義）に関しては、フォトマスクの状態によって各種適切に設定し得る。また、領域の定義に従って、領域の種類の数も適切に設定され得る。
図２は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式斜視図である。
図２に表したように、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられている。そして、遮光膜１２０には、ウェーハ上のレジストパターンに対応した微細な形状のパターンが設けられている（図示しない）。そのパターンのマスク線幅は、面内で変動しており、マスク線幅が異なる第１の領域１３１と第２の領域１３２とがある。
このように、マスク線幅が面内で異なるフォトマスクを用いて、例えば半導体装置のウェーハ上のレジストにパターンを転写すると、本来一定であるべきレジストの線幅が変動する。そして、このレジストを用いて各種の膜を加工すると加工された膜の線幅もばらついてしまう。
図２に表したように、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられている。そして、遮光膜１２０には、ウェーハ上のレジストパターンに対応した微細な形状のパターンが設けられている（図示しない）。そのパターンのマスク線幅は、面内で変動しており、マスク線幅が異なる第１の領域１３１と第２の領域１３２とがある。
このように、マスク線幅が面内で異なるフォトマスクを用いて、例えば半導体装置のウェーハ上のレジストにパターンを転写すると、本来一定であるべきレジストの線幅が変動する。そして、このレジストを用いて各種の膜を加工すると加工された膜の線幅もばらついてしまう。
図１（ｃ）は、遮光膜１２０の透過率が面内で一定の場合の、フォトマスク１０の面内の位置に対するウェーハ上の線幅（加工された膜の線幅、または、レジストの線幅）の変化を例示したグラフ図である。横軸は、フォトマスク１０の面内の位置を示し、また縦軸は、ウェーハ上の線幅を示す。図１（ｃ）に表したように、マスク線幅が異なる第１の領域１３１と第２の領域１３２に対応して、ウェーハ上の線幅は変動する。そして、マスク線幅が大きい第１の領域１３１では、ウェーハ上の線幅も大きく、また、マスク線幅が小さい第２の領域１３２では、ウェーハ上の線幅も小さくなっている。なお、図１（ｃ）に示した例は、ポジ型レジストを用いた例であり、ネガ型レジストを用いた場合は、逆になる。すなわち、ネガ型レジストの場合は、マスク線幅が大きい第１の領域１３１では、ウェーハ上の線幅が小さく、また、マスク線幅が小さい第２の領域１３２では、ウェーハ上の線幅が大きくなる。
これに対し、本実施形態では、遮光膜１２０の透過率は一定ではなく、第１の領域１３１と第２の領域１３２とで、異なった透過率を有する。
これに対し、本実施形態では、遮光膜１２０の透過率は一定ではなく、第１の領域１３１と第２の領域１３２とで、異なった透過率を有する。
図１（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの透過率を例示するグラフ図である。
図１（ｄ）に表すように、本発明の第１の実施形態においては、ウェーハ上の線幅が均一になるように、第１の領域１３１と第２の領域１３２とで遮光膜１２０の透過率を変動させている。すなわち、遮光膜１２０のマスク線幅のばらつきに起因したウェーハ上の線幅のばらつきを補正するように、遮光膜１２０の透過率を場所によって変化させている。図１（ｄ）に例示した特性はポジ型レジストの場合である。ネガ型レジストの場合は、透過率の大小が逆になる。
図１（ｄ）に表すように、本発明の第１の実施形態においては、ウェーハ上の線幅が均一になるように、第１の領域１３１と第２の領域１３２とで遮光膜１２０の透過率を変動させている。すなわち、遮光膜１２０のマスク線幅のばらつきに起因したウェーハ上の線幅のばらつきを補正するように、遮光膜１２０の透過率を場所によって変化させている。図１（ｄ）に例示した特性はポジ型レジストの場合である。ネガ型レジストの場合は、透過率の大小が逆になる。
図３は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの特性を例示するグラフ図である。
図３において、横軸は、遮光膜１２０の透過率を示し、縦軸は、ウェーハ上の線幅を示す。すなわち、線幅の設計値を５６ｎｍとし、線幅５６ｎｍに対応したマスク線幅のパターンを遮光膜１２０に設け、マスク線幅を一定のままで、遮光膜１２０の透過率を変化させた時の、透過率とウェーハ上の線幅との関係を示している。図３に表した例は、ポジ型レジストの場合である。図３に表したように、透過率が大きくなるとウェーハ上の線幅が大きくなっている。このように、遮光膜１２０のマスク線幅が同じであっても、遮光膜１２０の透過率を変えるとウェーハ上の線幅を変えることができる。これにより、マスク線幅のばらつきに起因したウェーハ上の線幅のばらつきを、遮光膜１２０の透過率を変化させることにより補正できる。なお、ネガ型レジストの場合は、透過率の変化に対するウェーハ上の線幅の大小の変化が、図３の特性と逆になる。
図３において、横軸は、遮光膜１２０の透過率を示し、縦軸は、ウェーハ上の線幅を示す。すなわち、線幅の設計値を５６ｎｍとし、線幅５６ｎｍに対応したマスク線幅のパターンを遮光膜１２０に設け、マスク線幅を一定のままで、遮光膜１２０の透過率を変化させた時の、透過率とウェーハ上の線幅との関係を示している。図３に表した例は、ポジ型レジストの場合である。図３に表したように、透過率が大きくなるとウェーハ上の線幅が大きくなっている。このように、遮光膜１２０のマスク線幅が同じであっても、遮光膜１２０の透過率を変えるとウェーハ上の線幅を変えることができる。これにより、マスク線幅のばらつきに起因したウェーハ上の線幅のばらつきを、遮光膜１２０の透過率を変化させることにより補正できる。なお、ネガ型レジストの場合は、透過率の変化に対するウェーハ上の線幅の大小の変化が、図３の特性と逆になる。
そして、図１（ｂ）に表したように、第１の領域１３１でマスク線幅が大きく、第２の領域１３２でマスク線幅が小さい時、ポジ型レジストを用いた場合は、図１（ｄ）に表したように、第１の領域１３１では遮光膜１２０の透過率を第２の領域に対して相対的に低く、逆に、第２の領域１３２では遮光膜１２０の透過率を第１の領域に対して相対的に高くする。これにより、線幅のばらつきを補正できる。なお、ネガ型レジストの時は、逆にする。
図１（ｅ）は、図１（ｄ）に表した透過率特性を有する遮光膜１２０により、線幅の変動を補正した後のウェーハ上の線幅を例示するグラフ図である。図１（ｅ）に表したように、補正後の線幅は、面内で均一にすることができる。
図１（ｅ）は、図１（ｄ）に表した透過率特性を有する遮光膜１２０により、線幅の変動を補正した後のウェーハ上の線幅を例示するグラフ図である。図１（ｅ）に表したように、補正後の線幅は、面内で均一にすることができる。
以上説明した、遮光膜１２０の透過率を変えてウェーハ上の線幅を補正する機構について、モデル化して説明する。その際、フォトマスクのパターンをレジストに転写し、また、そのレジストによって被加工膜を加工する際の、変換差が実質上無いものとして、説明する。また、一般的には、例えば１／４倍の縮小露光が行われるため、フォトマスクの縮尺の１／４の縮尺で、フォトマスクのパターンがウェーハ上に転写されるが、説明を簡単にするため等倍で転写されるものとして、以下説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの構成と特性を例示する模式図である。
図４（ａ）〜（ｅ）は、第２の領域１３２に対応し、図４（ｆ）〜（ｊ）は、第１の領域１３１に対応する。ここで、第２の領域１３２は、第１の領域１３１に比べ相対的にマスク線幅が小さい領域とする。
図４（ａ）、（ｆ）は、それぞれ、第２、第１の領域１３２、１３１におけるフォトマスクの構成を例示する模式断面図である。図４（ａ）、（ｆ）に表したように、第２の領域１３２の遮光膜１２０ｂのマスク線幅Ｍ２は、第１の領域１３１の遮光膜１２０ａのマスク線幅Ｍ１に比べて、相対的に小さい。
図４は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの構成と特性を例示する模式図である。
図４（ａ）〜（ｅ）は、第２の領域１３２に対応し、図４（ｆ）〜（ｊ）は、第１の領域１３１に対応する。ここで、第２の領域１３２は、第１の領域１３１に比べ相対的にマスク線幅が小さい領域とする。
図４（ａ）、（ｆ）は、それぞれ、第２、第１の領域１３２、１３１におけるフォトマスクの構成を例示する模式断面図である。図４（ａ）、（ｆ）に表したように、第２の領域１３２の遮光膜１２０ｂのマスク線幅Ｍ２は、第１の領域１３１の遮光膜１２０ａのマスク線幅Ｍ１に比べて、相対的に小さい。
以下、まず、第１の領域１３１について、図４（ｆ）〜（ｊ）を用いて、また、ポジ型レジストを用いた場合を例にとって説明する。
図４（ｇ）は、第１の領域１３１における、フォトマスクを透過する光の振幅透過率を例示する模式図である。図４（ｇ）において、横軸８０１は、フォトマスクの面内の位置を表す。また、縦軸は、位相も含めた振幅透過率を表し、上方向は０度の位相、下方向は上方向とは逆の１８０度の位相を表す。図４（ｇ）に表したように、遮光膜１２０ａに対応する光８２０ａと遮光膜１２０ａ以外の部分に対応する光８１０ａとは位相が１８０度ずれており、結果として、これら光８２０ａと光８１０ａの差分がフォトマスクを透過する光の強度として得られる。
図４（ｈ）は、第１の領域１３１の露光工程、すなわち、フォトマスクのパターンのウェーハ上への転写状態を例示する模式図である。すなわち、ウェーハ９１０の上に被加工膜９２０が設けられ、その上にレジスト９３０が設けられ、それに対して、フォトマスクのパターンに対応する光が照射される。すなわち、図４（ｇ）に表した光８２０ａと光８１０ａの差分の光８３０ａが、レジスト９３０に照射され、光８３０ａのパターンがレジスト９３０に転写される。その時、図４（ｈ）に表したように、光８３０ａ同士の間隔は、Ｍ１と同じとなる。
図４（ｉ）は、図４（ｈ）の工程の後の現像工程後の状態を例示する断面模式図である。図４（ｉ）に表したように、光８３０ａの幅を転写して、レジスト９３０ａが形成され、レジスト９３０ａの幅はＭ１となる。
図４（ｊ）は、図４（ｉ）の工程の後の加工（エッチング）工程後の状態を例示する断面模式図である。図４（ｊ）に表したように、レジスト９３０ａの線幅に対応して被加工膜９２０が加工され、結果としてフォトマスクのパターンが転写された被加工膜９２１ａが形成され、ウェーハ上の線幅Ｗ１（被加工膜９２１ａの幅）が得られる。ここで、ウェーハ上の線幅Ｗ１（被加工膜９２１ａの幅）は、各工程や材料の条件等に依存した変換差の影響を受け得るが、ここでは、マスク線幅Ｍ１と同一とする。
図４（ｈ）は、第１の領域１３１の露光工程、すなわち、フォトマスクのパターンのウェーハ上への転写状態を例示する模式図である。すなわち、ウェーハ９１０の上に被加工膜９２０が設けられ、その上にレジスト９３０が設けられ、それに対して、フォトマスクのパターンに対応する光が照射される。すなわち、図４（ｇ）に表した光８２０ａと光８１０ａの差分の光８３０ａが、レジスト９３０に照射され、光８３０ａのパターンがレジスト９３０に転写される。その時、図４（ｈ）に表したように、光８３０ａ同士の間隔は、Ｍ１と同じとなる。
図４（ｉ）は、図４（ｈ）の工程の後の現像工程後の状態を例示する断面模式図である。図４（ｉ）に表したように、光８３０ａの幅を転写して、レジスト９３０ａが形成され、レジスト９３０ａの幅はＭ１となる。
図４（ｊ）は、図４（ｉ）の工程の後の加工（エッチング）工程後の状態を例示する断面模式図である。図４（ｊ）に表したように、レジスト９３０ａの線幅に対応して被加工膜９２０が加工され、結果としてフォトマスクのパターンが転写された被加工膜９２１ａが形成され、ウェーハ上の線幅Ｗ１（被加工膜９２１ａの幅）が得られる。ここで、ウェーハ上の線幅Ｗ１（被加工膜９２１ａの幅）は、各工程や材料の条件等に依存した変換差の影響を受け得るが、ここでは、マスク線幅Ｍ１と同一とする。
次に、第２の領域１３２について説明する。
図４（ｂ）〜（ｅ）は、第２の領域１３２に関する模式図であり、第１の領域１３１に関する図４（ｇ）〜（ｊ）にそれぞれ対応する。
図４（ａ）に表したように、第２の領域１３２における遮光膜１２０ｂの線幅Ｍ２は、第１の領域１３１における遮光膜の線幅Ｍ１に比べ、相対的に小さい。このため、図４（ｂ）に表したように、遮光膜１２０ｂに対応した光８２０ｂの幅（Ｍ２）は、図４（ｇ）に表した光８２０ａの幅（Ｍ１）より小さい。また、遮光膜１２０ｂ以外の部分に対応する光８１０ｂの幅は、光８１０ａの幅に比べて相対的に大きくなる。従って、もし、遮光膜１２０ｂの透過率が遮光膜１２０ａと同一であった場合は、ウェーハ上の線幅も相対的に小さくなる（Ｍ２と同じ幅）。
しかし、本実施形態のフォトマスクにおいては、図４（ｂ）に表したように、遮光膜１２０ｂの透過率は、遮光膜１２０ａの透過率より高く設定される。
これにより、図４（ｃ）に表したように、遮光膜１２０ｂに対応する光８２０ｂと遮光膜１２０ｂ以外の部分に対応する光８１０ｂとの差分の光８３０ｂの幅は、光８１０ｂの幅より縮小され、結果として、光８３０ｂ同士の間隔をＭ１と実質的に同一にすることができる。これにより、図４（ｄ）に表したように、レジスト９３０の線幅もＭ１と等しくすることができ、さらに、図４（ｅ）に表したように、ウェーハ上の線幅Ｗ２はＭ１、すなわちＷ１と等しくすることができる。
図４（ｂ）〜（ｅ）は、第２の領域１３２に関する模式図であり、第１の領域１３１に関する図４（ｇ）〜（ｊ）にそれぞれ対応する。
図４（ａ）に表したように、第２の領域１３２における遮光膜１２０ｂの線幅Ｍ２は、第１の領域１３１における遮光膜の線幅Ｍ１に比べ、相対的に小さい。このため、図４（ｂ）に表したように、遮光膜１２０ｂに対応した光８２０ｂの幅（Ｍ２）は、図４（ｇ）に表した光８２０ａの幅（Ｍ１）より小さい。また、遮光膜１２０ｂ以外の部分に対応する光８１０ｂの幅は、光８１０ａの幅に比べて相対的に大きくなる。従って、もし、遮光膜１２０ｂの透過率が遮光膜１２０ａと同一であった場合は、ウェーハ上の線幅も相対的に小さくなる（Ｍ２と同じ幅）。
しかし、本実施形態のフォトマスクにおいては、図４（ｂ）に表したように、遮光膜１２０ｂの透過率は、遮光膜１２０ａの透過率より高く設定される。
これにより、図４（ｃ）に表したように、遮光膜１２０ｂに対応する光８２０ｂと遮光膜１２０ｂ以外の部分に対応する光８１０ｂとの差分の光８３０ｂの幅は、光８１０ｂの幅より縮小され、結果として、光８３０ｂ同士の間隔をＭ１と実質的に同一にすることができる。これにより、図４（ｄ）に表したように、レジスト９３０の線幅もＭ１と等しくすることができ、さらに、図４（ｅ）に表したように、ウェーハ上の線幅Ｗ２はＭ１、すなわちＷ１と等しくすることができる。
このように、マスク線幅Ｍ２が小さい時に遮光膜１２０ｂの透過率を高くすることで、ウェーハ上の線幅Ｗ２をＭ２からＭ１に大きくすることができる。すなわち、遮光膜１２０の透過率を変えることにより、マスク線幅を変えないでも、ウェーハ上の線幅を変えることができ、結果としてフォトマスクの面内でマスク線幅にばらつきがあった場合においてもウェーハ上の線幅の均一性を高めることができる。
なお、上記はポジ型レジストの場合について説明したが、ネガ型レジストの場合は、透過率の高低とウェーハ上の線幅の大小との関係が上記と逆転するので、それに合わせて遮光膜１２０の透過率を制御すれば良い。
なお、上記はポジ型レジストの場合について説明したが、ネガ型レジストの場合は、透過率の高低とウェーハ上の線幅の大小との関係が上記と逆転するので、それに合わせて遮光膜１２０の透過率を制御すれば良い。
遮光膜１２０の透過率を変化させる方法としては、遮光膜１２０にレーザ光を照射する方法を用いることができる。発明者は、遮光膜１２０にレーザ光を照射すると透過率が上昇することを発見した。例えば、ＭｏＳｉからなる遮光膜１２０に、波長１９９ｎｍのレーザ光を照射量４４．４ｍＪ／ｃｍ２で照射すると、ＭｏＳｉ膜の透過率が約５％上昇した。
本発明の第１の実施形態は、この発見に基づきなされたものであり、図１（ｆ）に表したように、ウェーハ上の線幅（またはマスク線幅）の変動を補正するように遮光膜１２０にレーザを照射する。すなわち、透過率が図１（ｄ）に表したように変化するように、遮光膜１２０にレーザを照射し、レーザ光の照射量によって、遮光膜の透過率を変化させ、そして、透過率を制御することによって、線幅を均一にする。すなわち、遮光膜１２０のマスク線幅が大きい第１の領域１３１では、レーザ照射の照射量を低くし、マスク線幅の小さい第２の領域１３２では、レーザ照射の照射量を高くして、より透過率を上昇させる。これにより線幅のばらつきの補正ができ、マスク面内で均一な線幅が得られる。なお、上記において、レーザ照射とは、局部的にレーザを全く照射しない場合も含み、遮光膜１２０の少なくとも一部にレーザを照射し、その部分の透過率を上昇させるようなレーザ照射を意味する。なお、図１（ｆ）に例示した特性は、ポジ型レジストの場合であり、ネガ型レジストの場合は、図１（ｄ）に例示した透過率の特性の高低の逆転に合わせて、図１（ｆ）のレーザ照射量の高低も逆にする。
なお、上記において、レーザ照射によって、遮光膜１２０の透過率が上昇するのは、レーザ光の熱エネルギーによって遮光膜１２０を構成する膜の構造が変化する、すなわち、レーザ照射がいわゆるアニール処理の効果を持つことに起因すると推測される。
レーザ光の波長は、例えば、ＡｒＦレーザを用いた１９３ｎｍ、ＫｒＦレーザを用いた２４８ｎｍ、ＸｅＣｌレーザを用いた３０８ｎｍ、ＸｅＦレーザを用いた３５１ｎｍ等が例示できるが、遮光膜１２０の透過率を変化させるものであれば、他の波長であっても良い。レーザ光は、連続光モードでもパルス光モードでも良い。また、例えば、マスク欠陥検査装置に多用される波長１９９ｎｍのレーザ光を使用しても良い。
図５は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの遮光膜へのレーザ照射を例示する模式図である。
図５に表したように、フォトマスク１０の遮光膜１２０に、レーザ光２１０を照射する。レーザ光２１０は、遮光膜１２０の面内を走査することができ、第１の領域１３１と第２の領域１３２とで、照射量を変えながら照射することで、第１の領域１３１と第２の領域１３２とで遮光膜１２０の透過率を変えることができる。照射量の制御は、走査速度や各位置におけるレーザ照射パルスの回数を変更する等、各種の方法により実現できる。
図５に表したように、フォトマスク１０の遮光膜１２０に、レーザ光２１０を照射する。レーザ光２１０は、遮光膜１２０の面内を走査することができ、第１の領域１３１と第２の領域１３２とで、照射量を変えながら照射することで、第１の領域１３１と第２の領域１３２とで遮光膜１２０の透過率を変えることができる。照射量の制御は、走査速度や各位置におけるレーザ照射パルスの回数を変更する等、各種の方法により実現できる。
また、例えば、フォトマスク１０を作製した後、ウェーハ上にレジストのパターンを作製し、そのレジストの線幅を測定した結果に基づいて、遮光膜１２０の透過率の変調を行うことができる。また、そのレジストを用いて加工された線幅を測定した結果に基づいて、遮光膜１２０の透過率の変調を行うことができる。さらに、フォトマスク１０を作製した後に、マスク検査装置によって、遮光膜１２０のマスク線幅を測定した結果に基づいて、マスク線幅をウェーハ上の線幅と見なして、マスク線幅の変動を補正するように、遮光膜１２０の透過率を変調させても良い。この場合、フォトマスクの検査装置に遮光膜の透過率を変調するレーザ照射器を組み合わせることによって、フォトマスクの検査と同時に透過率を変調させるようにフォトマスクにレーザ光を照射することできる。また、フォトマスクの検査とは別に、遮光膜１２０に別途レーザ光を照射しても良い。
なお、上記で説明し、図１（ａ）に例示したフォトマスク１０は、遮光膜１２０の透過率を制御することによってウェーハ上の線幅を補正するので、特許文献１のように、フォトマスク１０の基板１１０の裏面（主面１１１の反対の面）に、透過率を制御する層を別途設ける方法に比べて、構成部材が今までと変わらず、精度良く、簡便に線幅を補正でき、均一な線幅を実現できる。また、特許文献３では、フォトマスクの基板内にレーザ光を照射し、基板内の透過率を変えることにより線幅の調整を行うが、この場合、レーザ照射によって基板の透過率は低下する。これに対し、本実施形態においては、遮光膜１２０にレーザ光を照射し、遮光膜１２０の透過率を上昇させるものである。
なお、図３に表したように、遮光膜１２０の対する線幅の変化率は、例えば、２．５ｎｍ／％である。従って、この例の場合において、例えば、線幅のばらつきが±５ｎｍ程度である時に、これを±２．５ｎｍ以下に抑えたい場合、透過率を±１％で変調すれば良い。そして、透過率が±１％の範囲で変調されるようにレーザ照射量を変化させれば良い。なお、遮光膜１２０のマスク線幅の変動に対するウェーハ上の線幅の変化量は、フォトマスクを使用する露光機の特性やレジストの特性等にも依存して変化するため、その特性に合わせて遮光膜１２０の透過率を変調すれば良い。
また、レーザ照射によって透過率を上昇させる分を見込んで、予め遮光膜１２０の透過率を低く設定しておくことができる。これには、例えば、遮光膜１２０の厚さを最初から厚く設定すること等で実現できる。また、遮光膜１２０の一部の領域の透過率を上昇させることによって、線幅のばらつきを減少させた時、線幅の中心値が変化した場合は、フォトマスクを使用して露光する際の露光条件（照射量）を変更することで、この線幅の中心値の変化を補正できる。すなわち、本発明の実施形態によって、フォトマスク１０の面内のマスク線幅のばらつきが低減できれば、ウェーハ上の線幅の中心値（絶対値）の調整は、既知の各種の手法によって調整することができる。
なお、上記において、遮光膜１２０は、完全に光を遮断するものでなく、露光時に用いる波長に対して、所定の透過率を有す遮光特性を持つ、いわゆるハーフトーンマスクとすることができる。
（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクの構成と特性を例示する模式図である。
図６（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式斜視図である。
図６（ａ）に表したように、本発明の第２の実施形態のフォトマスク２０は、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられ、遮光膜１２０には所定形状のパターンが設けられている（図示しない）。そして、遮光膜１２０は、ウェーハ上の線幅が実質的に等しくなるように透過率が設定されている。すなわち、フォトマスクのマスク線幅の面内ばらつきによって、ウェーハ上の線幅に面内ばらつきがあった場合に、それを補正するように、遮光膜１２０の透過率を設定することができる。すなわち、フォトマスク上の第１のマスク線幅を反映してウェーハ上に形成された第１のパターンの線幅と、第１のマスク線幅と異なる第２のマスク線幅を反映してウェーハ上に形成された第２のパターンの線幅と、が実質的に等しくなるように、第１の透過率と第２の透過率と、が設定されている。
図６は、本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクの構成と特性を例示する模式図である。
図６（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式斜視図である。
図６（ａ）に表したように、本発明の第２の実施形態のフォトマスク２０は、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられ、遮光膜１２０には所定形状のパターンが設けられている（図示しない）。そして、遮光膜１２０は、ウェーハ上の線幅が実質的に等しくなるように透過率が設定されている。すなわち、フォトマスクのマスク線幅の面内ばらつきによって、ウェーハ上の線幅に面内ばらつきがあった場合に、それを補正するように、遮光膜１２０の透過率を設定することができる。すなわち、フォトマスク上の第１のマスク線幅を反映してウェーハ上に形成された第１のパターンの線幅と、第１のマスク線幅と異なる第２のマスク線幅を反映してウェーハ上に形成された第２のパターンの線幅と、が実質的に等しくなるように、第１の透過率と第２の透過率と、が設定されている。
図６（ｂ）は、図６（ａ）のフォトマスクにおけるＡ−Ａ’線方向のウェーハ上の線幅の変動を例示するグラフ図である。
図６（ｂ）において、横軸はＡ−Ａ’線上の位置を表し、縦軸はウェーハ上の線幅を表す。図６（ｂ）に表したように、ウェーハ上の線幅は、位置に対して大きな変動と、小振幅で小ピッチの変動と、を示している。本実施形態のフォトマスクは、これに対応させて、遮光膜１２０の透過率を変調させる。
図６（ｃ）は、Ａ−Ａ’線方向の遮光膜１２０の透過率の変調を例示するグラフ図である。すなわち、図６（ｂ）に表したウェーハ上の線幅の変動に対応させてレーザ照射量を変えて、遮光膜１２０にレーザを照射し、遮光膜１２０の透過率を変調した結果を表している。なお、図６（ｃ）は、ポジ型レジストの場合を例示しており、ネガ型レジストの場合は、透過率の高低を逆にすれば良い。図６（ｃ）に表したように、遮光膜１２０の透過率は、線幅の変化、すなわち、大きい変動と、小振幅で小ピッチの変動と、の両方に追従して変調されている。これは、例えば、図５に例示したレーザ照射の走査により、実現できる。
これにより、図６（ｄ）に例示したように、線幅の変動が補正され、補正後の線幅は均一となる。
図６（ｂ）において、横軸はＡ−Ａ’線上の位置を表し、縦軸はウェーハ上の線幅を表す。図６（ｂ）に表したように、ウェーハ上の線幅は、位置に対して大きな変動と、小振幅で小ピッチの変動と、を示している。本実施形態のフォトマスクは、これに対応させて、遮光膜１２０の透過率を変調させる。
図６（ｃ）は、Ａ−Ａ’線方向の遮光膜１２０の透過率の変調を例示するグラフ図である。すなわち、図６（ｂ）に表したウェーハ上の線幅の変動に対応させてレーザ照射量を変えて、遮光膜１２０にレーザを照射し、遮光膜１２０の透過率を変調した結果を表している。なお、図６（ｃ）は、ポジ型レジストの場合を例示しており、ネガ型レジストの場合は、透過率の高低を逆にすれば良い。図６（ｃ）に表したように、遮光膜１２０の透過率は、線幅の変化、すなわち、大きい変動と、小振幅で小ピッチの変動と、の両方に追従して変調されている。これは、例えば、図５に例示したレーザ照射の走査により、実現できる。
これにより、図６（ｄ）に例示したように、線幅の変動が補正され、補正後の線幅は均一となる。
なお、上記において、ウェーハ上の線幅の面内分布に基づいて、遮光膜１２０の透過率を変調させたが、遮光膜１２０のマスク線幅の面内分布とウェーハ上の線幅の分布とが実質的に同様である時は、マスク線幅の面内分布に基づいて、遮光膜１２０の透過率を変調させても良い。
また、場合によっては、図６（ｂ）に表したウェーハ上の線幅の大きい変動のみを補正し、小振幅で小ピッチの補正は、行わなくても良い。すなわち、線幅の大きい変動のみを補正することで、実用上必要な均一性が得られる場合には、このような方法を採用することによって、透過率の補正のためのレーザ照射処理の効率を向上できる。このように、本実施形態においては、ウェーハ上の線幅（またはマスク線幅）に基づいた遮光膜１２０の透過率の変調は、実用的に要求される程度に行えば良い。
また、この際、遮光膜１２０の透過率の変調に用いるレーザのスポット径や照射形状は、種々変更することができる。
図７は、本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクの遮光膜へのレーザ照射を例示する模式図である。
図７に表したように、レーザ光２１０を多数の細いビームに分割し、所定の形状に拡大し、細いビームを重ね合わせるホモジナイザ２２０と、シリンドリカルレンズ２３０を組み合わせた光学系により、レーザ光２１０を遮光膜１２０に照射することもできる。これにより、所定形状と所定面積の領域に効率的にレーザを照射することができる。この構成の光学系は、例えば、図６に表した線幅の大きい変動を効率的に補正する時等に応用できる。
図７は、本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクの遮光膜へのレーザ照射を例示する模式図である。
図７に表したように、レーザ光２１０を多数の細いビームに分割し、所定の形状に拡大し、細いビームを重ね合わせるホモジナイザ２２０と、シリンドリカルレンズ２３０を組み合わせた光学系により、レーザ光２１０を遮光膜１２０に照射することもできる。これにより、所定形状と所定面積の領域に効率的にレーザを照射することができる。この構成の光学系は、例えば、図６に表した線幅の大きい変動を効率的に補正する時等に応用できる。
なお、上記においては、マスク線幅の面内ばらつきに起因してウェーハ上の線幅に面内ばらつきが発生した際のウェーハ上の線幅の補正について説明したが、これに限定されない。すなわち、マスク線幅が面内で均一であったとしても、露光・現像・エッチング等の各工程における面内ばらつきに起因して、ウェーハ上の線幅に面内ばらつきが発生してしまうことがある。これに対しても本実施形態のフォトマスクは対応できる。
すなわち、本実施形態に係るフォトマスク２０は、基板１１０と、基板１１０の主面１１１の上に設けられ、所定のパターンを有する遮光膜１２０を備え、遮光膜１２０の透過率は、上記の所定パターンを反映して設けられたウェーハ上の線幅が、ウェーハ面内で実質的に均一になるように変調できる。これにより、マスク線幅以外の要因も含めて、ウェーハ上の線幅の変動を低減し、面内で均一なウェーハ上の線幅を得ることができる。
すなわち、本実施形態に係るフォトマスク２０は、基板１１０と、基板１１０の主面１１１の上に設けられ、所定のパターンを有する遮光膜１２０を備え、遮光膜１２０の透過率は、上記の所定パターンを反映して設けられたウェーハ上の線幅が、ウェーハ面内で実質的に均一になるように変調できる。これにより、マスク線幅以外の要因も含めて、ウェーハ上の線幅の変動を低減し、面内で均一なウェーハ上の線幅を得ることができる。
（第３の実施の形態）
以下、第３の実施の形態のフォトマスクについて説明する。
図８は、本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式図である。
図８に表したように、本発明の第３の実施形態のフォトマスク３０は、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられ、遮光膜１２０には所定形状のパターンが設けられている。そして、遮光膜１２０の一部の領域には、独立パターンを含む第５の領域１３５とそれ以外の領域（第６の領域１３６）が設けられている。そして、第５の領域１３５の透過率（第５の透過率）と第６の領域１３６の透過率（第６の透過率）とが異なっている。独立パターンとは、例えば、半導体装置の層間の接続等に用いられるコンタクトホールなどが例示できる。そして、この独立パターンを含むフォトマスク３０を用いて、例えば半導体装置の加工を行った際、加工不良が発生することがある。
以下、第３の実施の形態のフォトマスクについて説明する。
図８は、本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式図である。
図８に表したように、本発明の第３の実施形態のフォトマスク３０は、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられ、遮光膜１２０には所定形状のパターンが設けられている。そして、遮光膜１２０の一部の領域には、独立パターンを含む第５の領域１３５とそれ以外の領域（第６の領域１３６）が設けられている。そして、第５の領域１３５の透過率（第５の透過率）と第６の領域１３６の透過率（第６の透過率）とが異なっている。独立パターンとは、例えば、半導体装置の層間の接続等に用いられるコンタクトホールなどが例示できる。そして、この独立パターンを含むフォトマスク３０を用いて、例えば半導体装置の加工を行った際、加工不良が発生することがある。
すなわち、フォトマスク３０を用いてウェーハ上のレジストに所定形状のパターンを転写し、半導体装置の構成要素となる膜を形成した時、例えば、フォトマスク３０の面内の一部の領域において、コンタクトホールのサイズ（径）が不均一になるという加工不良が発生することがある。この時、その領域に対応する領域の遮光膜１２０の透過率を、他の領域と異ならせることができる。例えば、第５の領域１３５とその他の領域１３６でマスク上のコンタクトホールの径が異なり、その結果、ウェーハ上でのコンタクトホールの径が異なる場合に、第５の領域１３５と第６の領域１３６とで、遮光膜１２０の透過率を変えることでコンタクトホールの径を補正し、ウェーハの面内でコンタクトホールの径を均一化できる。
以下、遮光膜１２０の透過率を変えてウェーハ上のコンタクトホールの径を補正する機構について、モデル化して説明する。なお、フォトマスクのパターンをレジストに転写し、また、そのレジストによって被加工膜を加工する際の変換差が実質上無いとして、説明する。また、一般的には、例えば、１／４倍の縮小露光が行われるため、フォトマスクの１／４倍の縮尺で、フォトマスクのパターンがウェーハ上に転写されるが、説明を簡単にするため、等倍で転写されるものとして、以下説明する。
図９は、本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクの構成と特性を例示する模式図である。
図９（ａ）〜（ｅ）は、第６の領域１３６に対応し、図９（ｆ）〜（ｊ）は、第５の領域１３５に対応する。ここで、第６の領域１３６は、第５の領域１３５に比べマスク上のコンタクトホールの径が相対的に大きい領域とする。
図９（ａ）、（ｆ）は、それぞれ、第６、第５の領域１３６、１３５におけるフォトマスクの構成を例示する模式断面図である。図９（ａ）、（ｆ）に表したように、第６の領域１３６の遮光膜１２０ｂのマスク上のコンタクトホールの径Ｍ６は、第５の領域１３５の遮光膜１２０ａのマスク上のコンタクトホールの径Ｍ５に比べて、相対的に大きい。
図９は、本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクの構成と特性を例示する模式図である。
図９（ａ）〜（ｅ）は、第６の領域１３６に対応し、図９（ｆ）〜（ｊ）は、第５の領域１３５に対応する。ここで、第６の領域１３６は、第５の領域１３５に比べマスク上のコンタクトホールの径が相対的に大きい領域とする。
図９（ａ）、（ｆ）は、それぞれ、第６、第５の領域１３６、１３５におけるフォトマスクの構成を例示する模式断面図である。図９（ａ）、（ｆ）に表したように、第６の領域１３６の遮光膜１２０ｂのマスク上のコンタクトホールの径Ｍ６は、第５の領域１３５の遮光膜１２０ａのマスク上のコンタクトホールの径Ｍ５に比べて、相対的に大きい。
以下、まず、第５の領域１３５について、図９（ｆ）〜（ｊ）を用いて、また、ポジ型レジストを用いた場合を例にとって説明する。
図９（ｇ）は、第５の領域１３５における、フォトマスクを透過する光の振幅透過率を例示する模式図である。図５（ｇ）において、横軸８０１は、フォトマスクの面内の位置を表す。また、縦軸は、位相も含めた振幅透過率を表し、上方向は０度の位相、下方向は上方向とは逆の１８０度の位相を表す。図９（ｇ）に表したように、遮光膜１２０ａに対応する光８２０ａと遮光膜１２０ａ以外の部分に対応する光８１０ａとは位相が１８０度ずれており、結果として、これら光８２０ａと光８１０ａの差分がフォトマスクを透過する光の強度として得られる。
図９（ｈ）は、第５の領域１３５の露光工程、すなわち、フォトマスクのパターンのウェーハ上への転写状態を例示する模式図である。ウェーハ９１０の上に被加工膜９２０が設けられ、その上にレジスト９３０が設けられ、それに対して、フォトマスクのパターンに対応する光が照射される。すなわち、図９（ｇ）に表した光８２０ａと光８１０ａの差分である光８３０ａが、レジスト９３０に照射され、光８３０ａがレジスト９３０に転写される。この時、図９（ｈ）に表したように、光８３０ａの幅は、Ｍ５と同じとなる。
図９（ｉ）は、図９（ｈ）の工程の後の現像工程後の状態を例示する断面模式図である。図９（ｉ）に表したように、光８３０ａの幅を転写して、レジスト９３０ａが形成され、レジスト９３０ａの開口の径は、Ｍ５となる。
図９（ｊ）は、図９（ｉ）の工程の後の加工（エッチング）工程後の状態を例示する断面模式図である。図９（ｊ）に表したように、レジスト９３０ａの開口に対応して被加工膜９２０が加工され、結果としてフォトマスクのパターンが転写された被加工膜９２１ａが形成され、ウェーハ上のコンタクトホールの径Ｗ５が得られる。ここで、ウェーハ上のコンタクトホールの径Ｗ５は、各工程や材料の条件等に依存した転写の変換差の影響を受け得るが、ここでは、マスク上のコンタクトホールの径Ｍ５と同一とする。
図９（ｈ）は、第５の領域１３５の露光工程、すなわち、フォトマスクのパターンのウェーハ上への転写状態を例示する模式図である。ウェーハ９１０の上に被加工膜９２０が設けられ、その上にレジスト９３０が設けられ、それに対して、フォトマスクのパターンに対応する光が照射される。すなわち、図９（ｇ）に表した光８２０ａと光８１０ａの差分である光８３０ａが、レジスト９３０に照射され、光８３０ａがレジスト９３０に転写される。この時、図９（ｈ）に表したように、光８３０ａの幅は、Ｍ５と同じとなる。
図９（ｉ）は、図９（ｈ）の工程の後の現像工程後の状態を例示する断面模式図である。図９（ｉ）に表したように、光８３０ａの幅を転写して、レジスト９３０ａが形成され、レジスト９３０ａの開口の径は、Ｍ５となる。
図９（ｊ）は、図９（ｉ）の工程の後の加工（エッチング）工程後の状態を例示する断面模式図である。図９（ｊ）に表したように、レジスト９３０ａの開口に対応して被加工膜９２０が加工され、結果としてフォトマスクのパターンが転写された被加工膜９２１ａが形成され、ウェーハ上のコンタクトホールの径Ｗ５が得られる。ここで、ウェーハ上のコンタクトホールの径Ｗ５は、各工程や材料の条件等に依存した転写の変換差の影響を受け得るが、ここでは、マスク上のコンタクトホールの径Ｍ５と同一とする。
次に、第６の領域１３６について説明する。
図９（ｂ）〜（ｅ）は、第６の領域１３６に関する模式図であり、第５の領域１３５に関する図９（ｇ）〜（ｊ）にそれぞれ対応する。
図９（ａ）に表したように、第６の領域１３６における遮光膜１２０ｂのコンタクトホールの径Ｍ６は、第５の領域１３５における遮光膜１２０ａのコンタクトホールの径Ｍ５に比べ、相対的に大きい。このため、図９（ｂ）に表したように、遮光膜１２０ｂに対応した光８２０ｂが無い部分の径（Ｍ６に相当）は、図９（ｇ）に表した光８２０ａが無い部分の径（Ｍ５に相当）より大きい。また、遮光膜１２０ｂ以外の部分に対応する光８１０ｂの幅は、光８１０ａの幅に比べて相対的に大きくなる。従って、もし、遮光膜１２０ｂの透過率が遮光膜１２０ａと同一であった場合は、ウェーハ上のコンタクトホールの径も相対的に大きくなる（Ｍ６と同じ大きさ）。
しかし、本実施形態のフォトマスクにおいては、図９（ｂ）に表したように、遮光膜１２０ｂの透過率は、遮光膜１２０ａの透過率より高く設定される。
これにより、図９（ｃ）に表したように、遮光膜１２０ｂに対応する光８２０ｂと遮光膜１２０ｂ以外の部分に対応する光８１０ｂとの差分の光８３０ｂの幅は光８１０ｂの幅より縮小され、結果として光８３０ｂの幅をＭ５と実質的に同一にすることができる。これにより、図９（ｄ）に表したように、レジスト９３０の開口部の径もＭ５と同等にすることができ、さらに、図９（ｅ）に表したように、ウェーハ上のコンタクトホールの径Ｗ６をＭ５、すなわちＷ５と同等にすることができる。
図９（ｂ）〜（ｅ）は、第６の領域１３６に関する模式図であり、第５の領域１３５に関する図９（ｇ）〜（ｊ）にそれぞれ対応する。
図９（ａ）に表したように、第６の領域１３６における遮光膜１２０ｂのコンタクトホールの径Ｍ６は、第５の領域１３５における遮光膜１２０ａのコンタクトホールの径Ｍ５に比べ、相対的に大きい。このため、図９（ｂ）に表したように、遮光膜１２０ｂに対応した光８２０ｂが無い部分の径（Ｍ６に相当）は、図９（ｇ）に表した光８２０ａが無い部分の径（Ｍ５に相当）より大きい。また、遮光膜１２０ｂ以外の部分に対応する光８１０ｂの幅は、光８１０ａの幅に比べて相対的に大きくなる。従って、もし、遮光膜１２０ｂの透過率が遮光膜１２０ａと同一であった場合は、ウェーハ上のコンタクトホールの径も相対的に大きくなる（Ｍ６と同じ大きさ）。
しかし、本実施形態のフォトマスクにおいては、図９（ｂ）に表したように、遮光膜１２０ｂの透過率は、遮光膜１２０ａの透過率より高く設定される。
これにより、図９（ｃ）に表したように、遮光膜１２０ｂに対応する光８２０ｂと遮光膜１２０ｂ以外の部分に対応する光８１０ｂとの差分の光８３０ｂの幅は光８１０ｂの幅より縮小され、結果として光８３０ｂの幅をＭ５と実質的に同一にすることができる。これにより、図９（ｄ）に表したように、レジスト９３０の開口部の径もＭ５と同等にすることができ、さらに、図９（ｅ）に表したように、ウェーハ上のコンタクトホールの径Ｗ６をＭ５、すなわちＷ５と同等にすることができる。
このように、マスク上のコンタクトホールの径Ｍ６が小さい時に、遮光膜１２０ｂの透過率を高くすることで、ウェーハ上のコンタクトホールの径をＭ６からＭ５に小さくすることができる。すなわち、遮光膜１２０の透過率を変えることにより、マスク上のコンタクトホールの径を変えないで、ウェーハ上のコンタクトホールの径を変えることができ、結果としてフォトマスクの面内でコンタクトホールの径にばらつきがあった場合においてもウェーハ上のコンタクトホールの径の均一性を高めることができる。なお、上記はポジ型レジストの場合について説明したが、ネガ型レジストの場合は、透過率の高低関係とウェーハ上のコンタクトホールの径の大小関係とが上記と逆転するので、それに合わせて遮光膜１２０の透過率を制御すれば良い。
これにより、完成したフォトマスク３０の面内の一部で発生した加工不良を解決できる。それは、第６の領域１３６に局所的にレーザ光２１０を照射することによって、第６の領域１３６の遮光膜１２０の透過率を他の領域と異ならせることで実現できる。また、場合によっては、第６の領域１３６以外の領域（第５の領域１３５）にレーザ光２１０を照射し、その領域の遮光膜１２０の透過率を変化させ、また、フォトリソグラフィやエッチング等の加工条件を変更することによって、上記の加工不良を解決することができる。
このように、本発明の第３の実施形態により、遮光膜１２０の透過率を、独立パターンを含むパターンを有する第５の領域とそれ以外の領域とで変えることで、半導体装置の加工歩留まりが向上し、また、半導体装置の品質が向上できる。
（第４の実施の形態）
以下、第４の実施の形態のフォトマスクの線幅補正方法について説明する。
図１０は、本発明の第４の実施形態に係るフォトマスクの線幅補正方法を例示するフローチャート図である。
図１０に表したように、本発明の第４の実施形態のフォトマスクの線幅補正方法では、まず、フォトマスクの基板１１０の主面１１１の上に所定のパターンの遮光膜１２０を形成する（ステップＳ１１０）。
そして、遮光膜１２０の一部にレーザ光を照射して遮光膜１２０の透過率を変調する（ステップＳ１２０）。具体的には、遮光膜１２０の透過率を部分的に上昇させる。この時、遮光膜１２０のパターンに基づく線幅に基づいて、遮光膜１２０の透過率を変調することができる。そして、この時、線幅は、遮光膜１２０のマスク線幅に基づいて形成されたウェーハ上の線幅（レジストの線幅または被加工膜の線幅）としても良く、また、遮光膜１２０のマスク線幅としても良い。
これにより、遮光膜１２０のマスク線幅のばらつきに起因したウェーハ上の線幅のばらつきが補正でき、均一な線幅を得ることができる。
以下、第４の実施の形態のフォトマスクの線幅補正方法について説明する。
図１０は、本発明の第４の実施形態に係るフォトマスクの線幅補正方法を例示するフローチャート図である。
図１０に表したように、本発明の第４の実施形態のフォトマスクの線幅補正方法では、まず、フォトマスクの基板１１０の主面１１１の上に所定のパターンの遮光膜１２０を形成する（ステップＳ１１０）。
そして、遮光膜１２０の一部にレーザ光を照射して遮光膜１２０の透過率を変調する（ステップＳ１２０）。具体的には、遮光膜１２０の透過率を部分的に上昇させる。この時、遮光膜１２０のパターンに基づく線幅に基づいて、遮光膜１２０の透過率を変調することができる。そして、この時、線幅は、遮光膜１２０のマスク線幅に基づいて形成されたウェーハ上の線幅（レジストの線幅または被加工膜の線幅）としても良く、また、遮光膜１２０のマスク線幅としても良い。
これにより、遮光膜１２０のマスク線幅のばらつきに起因したウェーハ上の線幅のばらつきが補正でき、均一な線幅を得ることができる。
（第５の実施の形態）
以下、第５の実施の形態のフォトマスクの線幅補正装置について説明する。
図１１は、本発明の第５の実施形態に係るフォトマスクの線幅補正装置の構成を例示する模式図である。
図１１に表したように、第５の実施形態のフォトマスクの線幅補正装置５１０は、基板１１０の主面１１１の上に設けられた遮光膜１２０の所定のパターンの位置を検出する位置検出部２５０と、遮光膜１２０の透過率を変調するレーザ光２１０を出射するレーザ出力部２００と、遮光膜１１０とレーザ光２１０の相対的位置を変化させる走査部２６０と、を有している。そして、レーザ光２１０は、遮光膜１２０のマスク線幅に対応して、遮光膜１２０の透過率を上昇させる。
以下、第５の実施の形態のフォトマスクの線幅補正装置について説明する。
図１１は、本発明の第５の実施形態に係るフォトマスクの線幅補正装置の構成を例示する模式図である。
図１１に表したように、第５の実施形態のフォトマスクの線幅補正装置５１０は、基板１１０の主面１１１の上に設けられた遮光膜１２０の所定のパターンの位置を検出する位置検出部２５０と、遮光膜１２０の透過率を変調するレーザ光２１０を出射するレーザ出力部２００と、遮光膜１１０とレーザ光２１０の相対的位置を変化させる走査部２６０と、を有している。そして、レーザ光２１０は、遮光膜１２０のマスク線幅に対応して、遮光膜１２０の透過率を上昇させる。
位置検出部２５０は、例えば、フォトマスク１０の遮光膜１２０に設けられたアライメントマーク１８０を読み取る検出器等によって構成することができる。また、レーザ出力部２００は、レーザ光２１０を照射するレーザ発振器により構成することができる。また、走査部２６０は、例えば、フォトマスクが設置されたステージ２４０を、フォトマスク１０（遮光膜１２０）の面と平行なＸ−Ｙ平面内で移動するＸ−Ｙステージとすることができる。また、走査部２６０は、レーザ光２１０を光学系によってＸ−Ｙ平面内で走査する機構としても良く、また、レーザ出力部２００をＸ−Ｙ平面内で移動させる機構としても良い。また、上記を組み合わせた機構としても良い。この時、走査部２６０は、位置検出部２５０により検出されたフォトマスク１０の位置の情報に基づいて、フォトマスク１０の設置位置や、フォトマスク１０へのレーザ照射の相対位置を調整することができる。そして、レーザ出力部２００は、フォトマスク１０の遮光膜１２０の線幅の変動に対応して、遮光膜１２０の透過率が変調されるように、レーザ光２１０を遮光膜１２０に照射できる。
このように、第５の実施形態のフォトマスクの線幅補正装置５１０は、位置検出部２５０、レーザ出力部２００、走査部２６０を有することにより、遮光膜１２０の所定の場所に所定の照射量のレーザを照射することができる。これにより、ウェーハ上の線幅（またはマスク線幅）の変動を補正するように遮光膜１２０の透過率を変調でき、ウェーハ上の線幅（またはマスク線幅）の変動を補正し、均一な線幅を得ることができる。
なお、フォトマスク１０（遮光膜１２０）とレーザ出力部２００との相対的距離を調整できるように、Ｘ−Ｙ平面に垂直なＺ軸方向に、フォトマスク１０、または、レーザ出力部２００を移動できる機構を設けても良い。さらに、フォトマスク１０（遮光膜１２０）のＸ−Ｙ平面内における角度θやフォトマスク１０（遮光膜１２０）とＺ軸とのなす角度を調整する機構を設けても良い。
（第６の実施の形態）
次に、第６の実施の形態のフォトマスクについて説明する。
図１２は、本発明の第６の実施形態に係るフォトマスクの構成と特性を例示する模式図である。
図１２（ａ）は、本発明の第６の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式断面図である。
図１２（ａ）に表したように、本発明の第６の実施形態のフォトマスク６０において、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられている。そして、基板１１０の主面１１１には、枠１４０に取り付けられた透過率調整膜構造体１５１が配置されている。透過率調整膜構造体１５１は、ペリクル膜（透光膜）１５０と、その上に設けられた透過率調整層１６０と、を有する。ペリクル膜１５０は、例えば、厚さが数マイクロメートルのフッ素系樹脂により形成され、例えばアルミニウムからなる枠１４０により、基板１１０の主面１１１からの距離が例えば約６ｍｍ程度となるように、主面１１１の上面に間隔を空けて設置されている。ペリクル膜１５０は、これに限らず、セルロース系樹脂など他の樹脂膜でも良く、さらには、熔解石英からなるプレートでも良い。
次に、第６の実施の形態のフォトマスクについて説明する。
図１２は、本発明の第６の実施形態に係るフォトマスクの構成と特性を例示する模式図である。
図１２（ａ）は、本発明の第６の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式断面図である。
図１２（ａ）に表したように、本発明の第６の実施形態のフォトマスク６０において、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられている。そして、基板１１０の主面１１１には、枠１４０に取り付けられた透過率調整膜構造体１５１が配置されている。透過率調整膜構造体１５１は、ペリクル膜（透光膜）１５０と、その上に設けられた透過率調整層１６０と、を有する。ペリクル膜１５０は、例えば、厚さが数マイクロメートルのフッ素系樹脂により形成され、例えばアルミニウムからなる枠１４０により、基板１１０の主面１１１からの距離が例えば約６ｍｍ程度となるように、主面１１１の上面に間隔を空けて設置されている。ペリクル膜１５０は、これに限らず、セルロース系樹脂など他の樹脂膜でも良く、さらには、熔解石英からなるプレートでも良い。
そして、図１２に表したフォトマスク６０においては、ペリクル膜１５０の基板１１０側の面に透過率調整層１６０が設けられている。透過率調整層１６０は、例えば、インクジェット法などにより、透過率が場所によって変調された層をペリクル膜１５０の表面に設けることによって実現できる。
そして、遮光膜１２０は、第１の領域１３１では第１のマスク線幅と有し、第２の領域１３２では、第１のマスク線幅と異なる第２のマスク線幅を有している。すなわち、マスク線幅が異なる、第１の領域１３１と第２の領域１３２とがある。例えば、図１２（ｂ）に表したように、第１の領域１３１ではマスク線幅（第１のマスク線幅）が大きく、第２の領域１３２ではマスク線幅（第２のマスク線幅）が小さくなっている。もし、この時、遮光膜１２０の透過率が一定で、透過率調整層１６０が無い場合には、図１２（ｃ）に表したように、ウェーハ上の線幅は、マスク線幅の変動に対応して変動する。
この時、本実施形態においては、透過率調整膜構造体１５１を設け、その透過率が、図１２（ｄ）に表したような透過率特性となるように設定されている。すなわち、第１の領域１３１に対応する第３の領域１３３では、第３の透過率を有し、第２の領域１３２に対応する第４の領域１３４では、第３の透過率とは異なる第４の透過率を有する。例えば、模式的に例示すると、図１２（ｄ）に表したように、第４の領域１３４に透過率調整層１６０を設け、第３の領域１３３には設けない。これにより、線幅が大きい第１の領域１３１に対応した第３の領域１３３では、透過率調整膜構造体１５１の透過率を高くし、逆に線幅が小さい第２の領域１３２に対応した第４の領域１３４では、透過率調整膜構造体１５１の透過率を低くできる。なお、図１２（ｄ）に例示した特性はポジ型レジストの場合である。ネガ型レジストの場合は、透過率の高低を逆にすれば良い。
このように、透過率調整膜構造体１５１において、第１の領域１３１の第１のマスク線幅を反映してウェーハ上に形成された第１のパターンの線幅と、第２の領域１３２の第２のマスク線幅を反映してウェーハ上に形成された第２のパターンの線幅と、が実質的に等しくなるように、第３の透過率と第４の透過率と、が設定されている。
これにより、ウェーハ上の線幅の面内ばらつきは補正され、図１２（ｅ）に表したように、面内で均一な線幅が得られる。
以上説明した、透過率調整膜構造体１５１の透過率を変えてウェーハ上の線幅を補正する機構について、モデル化して説明する。その際、フォトマスクのパターンをレジストに転写し、また、そのレジストによって被加工膜を加工する際の、変換差が実質上無いものとして、説明する。
これにより、ウェーハ上の線幅の面内ばらつきは補正され、図１２（ｅ）に表したように、面内で均一な線幅が得られる。
以上説明した、透過率調整膜構造体１５１の透過率を変えてウェーハ上の線幅を補正する機構について、モデル化して説明する。その際、フォトマスクのパターンをレジストに転写し、また、そのレジストによって被加工膜を加工する際の、変換差が実質上無いものとして、説明する。
図１３は、本発明の第６の実施形態に係るフォトマスクの構成と特性を例示する模式図である。
図１３（ａ）〜（ｅ）は、第２の領域１３２（及び第４の領域１３４）に対応し、図１３（ｆ）〜（ｊ）は、第１の領域１３１（及び第３の領域１３３）に対応する。ここで、第２の領域１３２は、第１の領域１３１に比べ相対的にマスク線幅が小さい領域とする。
図１３（ａ）、（ｆ）は、それぞれ、第２、第１の領域１３２、１３１におけるフォトマスクの構成を例示する模式断面図である。図１３（ａ）、（ｆ）に表したように、第２の領域１３２の遮光膜１２０ｂのマスク線幅Ｍ２は、第１の領域１３１の遮光膜１２０ａのマスク線幅Ｍ１に比べて、相対的に小さい。そして、第１の領域１３１に対応する第３の領域１３３では、透過率調整膜構造体１５１のペリクル膜１５０の上には、透過率調整層１６０は設けられていない。一方、第２の領域１３２に対応する第４の領域１３４では、透過率調整膜構造体１５１のペリクル膜１５０の上には透過率調整層１６０が設けられている。このように、透過率調整膜構造体１５１の透過率は、透過率調整層１６０の有無によって変えることができる。なお、透過率調整層１６０自体の透過率を変調することができ、透過率調整層１６０の透過率によっても、透過率調整膜構造体１５１の透過率を変えることができるが、以下は、透過率調整層１６０の有無によって透過率調整膜構造体１５１の透過率を変える場合について説明する。
図１３（ａ）〜（ｅ）は、第２の領域１３２（及び第４の領域１３４）に対応し、図１３（ｆ）〜（ｊ）は、第１の領域１３１（及び第３の領域１３３）に対応する。ここで、第２の領域１３２は、第１の領域１３１に比べ相対的にマスク線幅が小さい領域とする。
図１３（ａ）、（ｆ）は、それぞれ、第２、第１の領域１３２、１３１におけるフォトマスクの構成を例示する模式断面図である。図１３（ａ）、（ｆ）に表したように、第２の領域１３２の遮光膜１２０ｂのマスク線幅Ｍ２は、第１の領域１３１の遮光膜１２０ａのマスク線幅Ｍ１に比べて、相対的に小さい。そして、第１の領域１３１に対応する第３の領域１３３では、透過率調整膜構造体１５１のペリクル膜１５０の上には、透過率調整層１６０は設けられていない。一方、第２の領域１３２に対応する第４の領域１３４では、透過率調整膜構造体１５１のペリクル膜１５０の上には透過率調整層１６０が設けられている。このように、透過率調整膜構造体１５１の透過率は、透過率調整層１６０の有無によって変えることができる。なお、透過率調整層１６０自体の透過率を変調することができ、透過率調整層１６０の透過率によっても、透過率調整膜構造体１５１の透過率を変えることができるが、以下は、透過率調整層１６０の有無によって透過率調整膜構造体１５１の透過率を変える場合について説明する。
以下、まず、第１の領域１３１について、図１３（ｆ）〜（ｊ）を用いて、また、ポジ型レジストを用いた場合を例にとって説明する。そして、ペリクル膜１５０の透過率は１００％として説明する。なお、各図の定義は、既に説明した図４の定義と同様である。
図１３（ｇ）に表したように、遮光膜１２０ａに対応する光８２０ａと遮光膜１２０ａ以外の部分に対応する光８１０ａとは位相が１８０度ずれており、結果として、これら光８２０ａと光８１０ａの差分がフォトマスクを透過する光の強度として得られる。
そして、図１３（ｈ）に表したように、光８２０ａと光８１０ａの差分の光８３０ａが、レジスト９３０に照射され、光８３０ａのパターンがレジスト９３０に転写され、光８３０ａ同士の間隔は、Ｍ１となる。そして、図１３（ｉ）に表したように、光８３０ａの幅を転写して、レジスト９３０ａが形成され、レジスト９３０ａの幅はＭ１となり、図１３（ｊ）に表したように、レジスト９３０ａの線幅に対応して被加工膜９２０が加工され、ウェーハ上の線幅Ｗ１（被加工膜９２１ａの幅）が得られる。そして、ウェーハ上の線幅Ｗ１は、マスク線幅Ｍ１と同一となる。
そして、図１３（ｈ）に表したように、光８２０ａと光８１０ａの差分の光８３０ａが、レジスト９３０に照射され、光８３０ａのパターンがレジスト９３０に転写され、光８３０ａ同士の間隔は、Ｍ１となる。そして、図１３（ｉ）に表したように、光８３０ａの幅を転写して、レジスト９３０ａが形成され、レジスト９３０ａの幅はＭ１となり、図１３（ｊ）に表したように、レジスト９３０ａの線幅に対応して被加工膜９２０が加工され、ウェーハ上の線幅Ｗ１（被加工膜９２１ａの幅）が得られる。そして、ウェーハ上の線幅Ｗ１は、マスク線幅Ｍ１と同一となる。
次に、第２の領域１３２及びそれに対応する第４の領域１３４について説明する。
図１３（ａ）に表したように、第２の領域１３２における遮光膜１２０ｂの線幅Ｍ２は、第１の領域１３１における遮光膜の線幅Ｍ１に比べ、相対的に小さい。このため、図１３（ｂ）に表したように、遮光膜１２０ｂに対応した光８２０ｂの幅（Ｍ２）は、光８２０ａの幅（Ｍ１）より小さい。また、遮光膜１２０ｂ以外の部分に対応する光８１０ｂの幅は、光８１０ａの幅に比べて相対的に大きくなる。
図１３（ａ）に表したように、第２の領域１３２における遮光膜１２０ｂの線幅Ｍ２は、第１の領域１３１における遮光膜の線幅Ｍ１に比べ、相対的に小さい。このため、図１３（ｂ）に表したように、遮光膜１２０ｂに対応した光８２０ｂの幅（Ｍ２）は、光８２０ａの幅（Ｍ１）より小さい。また、遮光膜１２０ｂ以外の部分に対応する光８１０ｂの幅は、光８１０ａの幅に比べて相対的に大きくなる。
従って、もし、遮光膜１２０ｂの透過率が遮光膜１２０ａと同一であった場合は、図１３（ｃ）の点線で表したように、光８２０ｂと光８１０ｂの差分の光８３０ｃの幅は大きくなり、光８３０ｃ同士の間隔はＭ２になり、結果として、ウェーハ上の線幅も相対的に小さくなる（Ｍ２の幅）。
しかし、本実施形態のフォトマスクにおいては、図１３（ａ）に表したように、透過率調整層１６０が設けられ、第２の領域１３２に対応する第４の領域１３４の透過率調整膜構造体１５１の透過率が第１の領域１３１に対応する第３の領域１３３の透過率と異なっている。具体的には、第４の領域１３４において、透過率調整膜構造体１５１の透過率が相対的に低くなっている。
これにより、図１３（ｃ）に表したように、遮光膜１２０ｂに対応する光８２０ｂと遮光膜１２０ｂ以外の部分に対応する光８１０ｂとの差分の光８３０ｂの光強度は、光８３０ｃの光強度より低下する。これに伴い、光８３０ｂの実質的な幅は、光８３０ｃから減少する。そして、結果として、光８３０ｂ同士の間隔をＭ１と実質的に同一にすることができる。これにより、図１３（ｄ）に表したように、レジスト９３０の線幅もＭ１と等しくすることができ、さらに、図１３（ｅ）に表したように、ウェーハ上の線幅Ｗ２もＭ１、すなわちＷ１と等しくすることができる。
これにより、図１３（ｃ）に表したように、遮光膜１２０ｂに対応する光８２０ｂと遮光膜１２０ｂ以外の部分に対応する光８１０ｂとの差分の光８３０ｂの光強度は、光８３０ｃの光強度より低下する。これに伴い、光８３０ｂの実質的な幅は、光８３０ｃから減少する。そして、結果として、光８３０ｂ同士の間隔をＭ１と実質的に同一にすることができる。これにより、図１３（ｄ）に表したように、レジスト９３０の線幅もＭ１と等しくすることができ、さらに、図１３（ｅ）に表したように、ウェーハ上の線幅Ｗ２もＭ１、すなわちＷ１と等しくすることができる。
このように、マスク線幅Ｍ２が小さい時に、透過率調整膜構造体１５１の透過率を部分的に低くすることで、ウェーハ上の線幅をＭ２からＭ１に大きくすることができる。すなわち、透過率調整膜構造体１５１の透過率を変えることにより、マスク線幅を変えないでも、ウェーハ上の線幅を変えることができ、結果としてフォトマスクの面内でマスク線幅にばらつきがあった場合においてもウェーハ上の線幅の均一性を高めることができる。
なお、上記はポジ型レジストの場合について説明したが、ネガ型レジストの場合は、透過率調整膜構造体１５１の透過率の高低とウェーハ上の線幅の大小との関係が上記と逆転するので、それに合わせて透過率調整膜構造体１５１の透過率を制御すれば良い。
なお、上記はポジ型レジストの場合について説明したが、ネガ型レジストの場合は、透過率調整膜構造体１５１の透過率の高低とウェーハ上の線幅の大小との関係が上記と逆転するので、それに合わせて透過率調整膜構造体１５１の透過率を制御すれば良い。
このように、フォトマスク６０の遮光膜１２０のマスク線幅の変動に起因したウェーハ上の線幅の変動に対応して、透過率調整膜構造体１５１の透過率を変調でき、ウェーハ上の線幅の変動を補正し、均一な線幅を得ることができる。なお、図１３（ａ）においては、透過率調整層１６０をフォトマスク６０の遮光膜１２０が形成された領域の一部（第４の領域１３４）に設けた例を表したが、これには限定されない。例えば、透過率調整層１６０を遮光膜１２０が形成された領域のほぼ全面に亘って設け、透過率調整層１６０自体の透過率を面内で変えても良い。
図１４は、本発明の第６の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式斜視図である。
図１４は、図１２（ａ）のフォトマスク６０を、基板１１０の部分と、枠１４０及びペリクル膜１５０の部分と、を分離して描いたものである。図１４に表したように、透過率調整構造体１５１は、ペリクル膜１５０と、ペリクル膜１５０の基板１１０に対向する面に設けられた透過率調整層１６０と、を有する。
透過率調整層１６０は、例えば、インクジェット法などにより、例えば、金などのナノメートルオーダーの粒子の塗布層や、各種の樹脂層を設けることで実現できる。この時、透過率の変調に際しては、透過率調整層自身の透過率（濃度）を制御する濃度制御方式４０１を用いても良いし、また、例えば、高透過率と低透過率の２値の透過率を有する微小領域の面積比を変えて階調を制御するディザ方式４０２を用いても良く、さらには、両者を併用した方式を用いても良い。
図１４は、図１２（ａ）のフォトマスク６０を、基板１１０の部分と、枠１４０及びペリクル膜１５０の部分と、を分離して描いたものである。図１４に表したように、透過率調整構造体１５１は、ペリクル膜１５０と、ペリクル膜１５０の基板１１０に対向する面に設けられた透過率調整層１６０と、を有する。
透過率調整層１６０は、例えば、インクジェット法などにより、例えば、金などのナノメートルオーダーの粒子の塗布層や、各種の樹脂層を設けることで実現できる。この時、透過率の変調に際しては、透過率調整層自身の透過率（濃度）を制御する濃度制御方式４０１を用いても良いし、また、例えば、高透過率と低透過率の２値の透過率を有する微小領域の面積比を変えて階調を制御するディザ方式４０２を用いても良く、さらには、両者を併用した方式を用いても良い。
なお、透過率調整層１６０を、例えば、インクジェットなどの印刷技術によりペリクル膜１５０の上に設け、その後、通常の方法によりペリクル膜１５０の枠１４０を基板１１０に貼合することができる。これにより、透過率調整層１６０を、線幅（ウェーハ上の線幅または遮光膜１２０のマスク線幅）の変動を補正するように、遮光膜１２０の上面に配置できる。
さらには、透過率調整層１６０は、ペリクル膜１５０の上に直接形成しても良いし、別途他の図示しない膜等に設け、それをペリクル膜１５０の上に配置しても良い。
このように、図１４に表したフォトマスク６０は、ウェーハ上の線幅の変動を補正するような透過率特性を持つ透過率調整層１６０をペリクル膜１５０に設けた透過率調整膜構造体１５１を有しているので、簡単に線幅の補正を行うことができる。さらに、この方法によれば、露光機の特性、例えば照度面内分布が変動した場合、その照度面内分布を補正するように透過率特性を変調した透過率調整層１６０が設けられたペリクル膜１５０に変更することで、簡単に、安価に、照度面分布の変動を補正できる。このことは、フォトマスクの基板１１０の裏面に透過率を制御する層を設ける特許文献１の方法では、実質的に不可能であったことである。
なお、マスク線幅に面内ばらつきがあり、これに起因してウェーハ上の線幅が変動した場合、遮光膜１２０の透過率の変調と透過率調整膜構造体１５１の透過率の変調とを同時に実施して、ウェーハ上の線幅が面内で実質的に均一になるようにしても良い。
なお、マスク線幅に面内ばらつきがあり、これに起因してウェーハ上の線幅が変動した場合、遮光膜１２０の透過率の変調と透過率調整膜構造体１５１の透過率の変調とを同時に実施して、ウェーハ上の線幅が面内で実質的に均一になるようにしても良い。
また、ウェーハ上のマスク線幅の面内ばらつきは、フォトマスクのマスク線幅の面内ばらつきに加え、露光・現像・エッチング等の各工程の面内ばらつきによっても発生する。本実施形態のフォトマスクは、これにも対応できる、すなわち、本実施形態のフォトマスクは、基板１１０と、基板１１０の主面１１１の上に設けられ、所定のパターンを有する遮光膜１２０と、遮光膜１２０の上面に設けられた透過率調整層１６０を備えることができる。そして、透過率調整層１６０は、上記のパターンを反映して設けられたウェーハ上の線幅が、ウェーハの面内で実質的に均一になるように透過率を変調する。すなわち、マスク線幅の面内ばらつきの有無にかかわらず、ウェーハ上の線幅が、ウェーハの面内で実質的に均一になるように透過率調整膜構造体１５１の透過率を変調できる。さらには、透過率調整膜構造体１５１の透過率の変調と同時に、遮光膜１２０の透過率の変調を行っても良い。
これにより、マスク線幅の面内ばらつき以外の要因を含めて、ウェーハ上の線幅が面内で均一にできる。
これにより、マスク線幅の面内ばらつき以外の要因を含めて、ウェーハ上の線幅が面内で均一にできる。
（第７の実施の形態）
以下、第７の実施の形態のフォトマスクについて説明する。
図１５は、本発明の第７の実施形態に係るフォトマスクの構成と特性を例示する模式図である。
図１５（ａ）は、本発明の第７の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式斜視図である。
図１５（ａ）に表したように、本発明の第７の実施形態のフォトマスク７０は、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられ、遮光膜１２０には所定形状のパターンが設けられている。そして、透過率調整膜構造体１５１は、ペリクル膜（透光膜）１５０と、これに積層された透過率調整層１６０と、を有する。
以下、第７の実施の形態のフォトマスクについて説明する。
図１５は、本発明の第７の実施形態に係るフォトマスクの構成と特性を例示する模式図である。
図１５（ａ）は、本発明の第７の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式斜視図である。
図１５（ａ）に表したように、本発明の第７の実施形態のフォトマスク７０は、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられ、遮光膜１２０には所定形状のパターンが設けられている。そして、透過率調整膜構造体１５１は、ペリクル膜（透光膜）１５０と、これに積層された透過率調整層１６０と、を有する。
図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のフォトマスク７０において、透過率調整層１６０が無い場合の、Ａ−Ａ’線方向のウェーハ上の線幅の変動を例示するグラフ図である。図１５（ｂ）に表したように、ウェーハ上の線幅は、位置に対して、大きな変動と、小振幅で小ピッチの変動と、を示している。
図１５（ｃ）は、Ａ−Ａ’線方向の透過率調整膜構造体１５１の透過率の変調を例示するグラフ図である。図１５（ｃ）に表したように、透過率調整膜構造体１５１の透過率は、線幅の大きい変動を補正するように変調されている。なお、透過率調整層１６０が設けられたペリクル膜１５０は、枠１４０によって基板１１０と数ミリメートルの間隔を空けて貼り付けられ、その時、小振幅で小ピッチの線幅の変動に対する位置合わせがし難い場合に、この図で例示されるように、小振幅で小ピッチの線幅の変動の補正は行わないこともできる。ただし、位置合わせが可能な程度のピッチの線幅の変動は補正することができる。従って、透過率調整層１６０の位置合わせの精度により、どの程度のピッチの線幅の変動を補正するかは適切に定めれば良い。なお、図１５（ｃ）は、ポジ型レジストの場合を例示しており、ネガ型レジストの場合は、透過率の高低を逆にすれば良い。
図１５（ｃ）は、Ａ−Ａ’線方向の透過率調整膜構造体１５１の透過率の変調を例示するグラフ図である。図１５（ｃ）に表したように、透過率調整膜構造体１５１の透過率は、線幅の大きい変動を補正するように変調されている。なお、透過率調整層１６０が設けられたペリクル膜１５０は、枠１４０によって基板１１０と数ミリメートルの間隔を空けて貼り付けられ、その時、小振幅で小ピッチの線幅の変動に対する位置合わせがし難い場合に、この図で例示されるように、小振幅で小ピッチの線幅の変動の補正は行わないこともできる。ただし、位置合わせが可能な程度のピッチの線幅の変動は補正することができる。従って、透過率調整層１６０の位置合わせの精度により、どの程度のピッチの線幅の変動を補正するかは適切に定めれば良い。なお、図１５（ｃ）は、ポジ型レジストの場合を例示しており、ネガ型レジストの場合は、透過率の高低を逆にすれば良い。
これにより、図１５（ｄ）に例示したように、線幅の大きい変動が補正され、実用的に充分な線幅の均一化ができる。なお、上記において、ウェーハ上の線幅の面内分布に基づいて、遮光膜１２０の透過率を変調させたが、遮光膜１２０のマスク線幅の面内分布とウェーハ上の線幅の分布とが実質的に同様である時は、例えば、マスク線幅の面内分布を測定し、それに基づいて、遮光膜１２０の透過率を変調させても良い。
なお、透過率調整層１６０による線幅の補正と、遮光膜１２０の透過率の変調による線幅の補正とを同時に実施しても良い。この場合、小ピッチの変動を遮光膜１２０の透過率の変調によって補正し、大きい変動を主に透過率調整層１６０によって補正することで、より効率的な補正を実現することが可能となる。また、先に説明した露光機の照度面内分布の変動によるウェーハ上の線幅の変動を透過率調整層１６０によって補正し、遮光膜１２０の小ピッチのマスク線幅の変動に起因したウェーハ上の線幅の変動を、遮光膜１２０の透過率の変調で補正することもできる。
（第８の実施の形態）
次に、第８の実施の形態のフォトマスクについて説明する。
図１６は、本発明の第８の実施形態に係るフォトマスクの構成と特性を例示する模式図である。
図１６（ａ）は、本発明の第８の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式断面図である。
図１６（ａ）に表したように、本発明の第８の実施形態のフォトマスク８０において、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられている。そして、基板１１０の主面１１１には、枠１４０に取り付けられた透過率調整膜構造体１５１が配置されている。透過率調整膜構造体１５１は、ペリクル膜（透光膜）１５０と、ペリクル膜１５０の外側（基板１１０側でない側）の面に設けられた透過率調整層１６１と、を有する。
次に、第８の実施の形態のフォトマスクについて説明する。
図１６は、本発明の第８の実施形態に係るフォトマスクの構成と特性を例示する模式図である。
図１６（ａ）は、本発明の第８の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式断面図である。
図１６（ａ）に表したように、本発明の第８の実施形態のフォトマスク８０において、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられている。そして、基板１１０の主面１１１には、枠１４０に取り付けられた透過率調整膜構造体１５１が配置されている。透過率調整膜構造体１５１は、ペリクル膜（透光膜）１５０と、ペリクル膜１５０の外側（基板１１０側でない側）の面に設けられた透過率調整層１６１と、を有する。
透過率調整膜構造体１５１の透過率の変調は、透過率調整層１６１によって、図１２に例示したフォトマスク６０の場合と同様に行えば良い。
また、この時は、ペリクル膜１５０を枠１４０によって基板１１０に貼り付けた後に、透過率調整層１６１をペリクル膜１５０の外面に設けても良いし、基板１１０に貼り付ける前に透過率調整層１６１をペリクル膜１５０の外面に設け、その後にペリクル膜１５０を基板１１０に貼り付けても良い。透過率調整層１６１は、例えば、先に説明したインクジェット法により設けることができる。
なお、図１２に例示した透過率調整層１６０及び図１６に例示した透過率調整層１６１は、ペリクル膜１５０の上に直接形成しても良いし、別途他の図示しない膜等に設け、それをペリクル膜１５０の上に配置しても良い。さらには、プレート状の基板の上に透過率調整層を設け、それをペリクル膜１５０の上面に配置しても良く、その場合は、プレート状の基板と、透過率調整層と、ペリクル膜を合わせたものが、透過率調整膜構造体１５１となる。
また、この時は、ペリクル膜１５０を枠１４０によって基板１１０に貼り付けた後に、透過率調整層１６１をペリクル膜１５０の外面に設けても良いし、基板１１０に貼り付ける前に透過率調整層１６１をペリクル膜１５０の外面に設け、その後にペリクル膜１５０を基板１１０に貼り付けても良い。透過率調整層１６１は、例えば、先に説明したインクジェット法により設けることができる。
なお、図１２に例示した透過率調整層１６０及び図１６に例示した透過率調整層１６１は、ペリクル膜１５０の上に直接形成しても良いし、別途他の図示しない膜等に設け、それをペリクル膜１５０の上に配置しても良い。さらには、プレート状の基板の上に透過率調整層を設け、それをペリクル膜１５０の上面に配置しても良く、その場合は、プレート状の基板と、透過率調整層と、ペリクル膜を合わせたものが、透過率調整膜構造体１５１となる。
（第９の実施の形態）
次に、第９の実施の形態のフォトマスクについて説明する。
図１７は、本発明の第９の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式図である。
図１７に表したように、本発明の第９の実施形態のフォトマスク９０は、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられ、遮光膜１２０には独立パターンが設けられている。そして、遮光膜１２０の上には透過率調整膜構造体１５１が設けられている。そして、透過率調整膜構造体１５１は、第７の領域１３７では第７の透過率を有し、第７の領域以外領域（第８の領域１３８）では、第７の透過率と異なる第８の透過率を有している。独立パターンとしては、コンタクトホールが例示できる。そして、透過率調整構造体１５１は、ペリクル膜（透光膜）１５０と透過率調整層１６０とを有し、透過率調整層１６０の透過率によって透過率調整膜構造体１５１の透過率を面内で変えることができる。
すなわち、特定の領域において、コンタクトホールのサイズが不均一になるという加工不良が発生した時、その領域に対応する領域（第８の領域１３８）の透過率調整膜構造体１５１の透過率を、他の領域（第７の領域１３７）と異ならせることができる。これにより、完成したフォトマスク９０の面内の一部で発生した加工不良を解決できる。透過率調整膜構造体１５１の透過率の調整は、例えば、インクジェット法等によって透過率調整層１６０を設けることによって実現できる。
このように、本発明の第９の実施形態のフォトマスク９０により、透過率調整膜構造体１５１の透過率を、第７の領域１３７とそれ以外の領域（第８の領域１３８）とで変えることで、コンタクトホールの径を面内で均一にでき、半導体装置の加工歩留まりが向上し、また、半導体装置の品質を向上できる。
次に、第９の実施の形態のフォトマスクについて説明する。
図１７は、本発明の第９の実施形態に係るフォトマスクの構成を例示する模式図である。
図１７に表したように、本発明の第９の実施形態のフォトマスク９０は、基板１１０の主面１１１の上に遮光膜１２０が設けられ、遮光膜１２０には独立パターンが設けられている。そして、遮光膜１２０の上には透過率調整膜構造体１５１が設けられている。そして、透過率調整膜構造体１５１は、第７の領域１３７では第７の透過率を有し、第７の領域以外領域（第８の領域１３８）では、第７の透過率と異なる第８の透過率を有している。独立パターンとしては、コンタクトホールが例示できる。そして、透過率調整構造体１５１は、ペリクル膜（透光膜）１５０と透過率調整層１６０とを有し、透過率調整層１６０の透過率によって透過率調整膜構造体１５１の透過率を面内で変えることができる。
すなわち、特定の領域において、コンタクトホールのサイズが不均一になるという加工不良が発生した時、その領域に対応する領域（第８の領域１３８）の透過率調整膜構造体１５１の透過率を、他の領域（第７の領域１３７）と異ならせることができる。これにより、完成したフォトマスク９０の面内の一部で発生した加工不良を解決できる。透過率調整膜構造体１５１の透過率の調整は、例えば、インクジェット法等によって透過率調整層１６０を設けることによって実現できる。
このように、本発明の第９の実施形態のフォトマスク９０により、透過率調整膜構造体１５１の透過率を、第７の領域１３７とそれ以外の領域（第８の領域１３８）とで変えることで、コンタクトホールの径を面内で均一にでき、半導体装置の加工歩留まりが向上し、また、半導体装置の品質を向上できる。
（第１０の実施の形態）
次に、第１０の実施の形態のフォトマスクの線幅補正方法について説明する。
図１８は、本発明の第１０の実施形態に係るフォトマスクの線幅補正方法を例示するフローチャート図である。
図１８に表したように、本発明の第１０の実施形態のフォトマスクの線幅補正方法では、まず、フォトマスクの基板１１０の主面１１１の上に所定のパターンの遮光膜１２０を形成する（ステップＳ２１０）。
そして、遮光膜１２０のパターンを反映して形成されたウェーハ上の線幅（レジストの線幅または加工された膜の線幅）に基づいて、透過率が変調された透過率調整膜構造体１５１を形成する（ステップＳ２２０）。具体的には、ペリクル膜１５０の上に透過率調整層１６０を形成する。なお、ウェーハ上の線幅に相当するものとして、遮光膜１２０のマスク線幅に基づいて透過率を変調しても良い。また、露光機の照度分布や現像工程の現像レート分布等の加工工程中に発生する各種の面内分布に基づいて、透過率を変調しても良く、また、上記を合わせたものに基づいても良い。
そして、透過率調整膜構造体１５１を遮光膜１２０の上面に配置する（ステップＳ２３０）。具体的には、透過率調整層１６０が設けられたペリクル膜１５０を遮光膜の上面に配置する。
次に、第１０の実施の形態のフォトマスクの線幅補正方法について説明する。
図１８は、本発明の第１０の実施形態に係るフォトマスクの線幅補正方法を例示するフローチャート図である。
図１８に表したように、本発明の第１０の実施形態のフォトマスクの線幅補正方法では、まず、フォトマスクの基板１１０の主面１１１の上に所定のパターンの遮光膜１２０を形成する（ステップＳ２１０）。
そして、遮光膜１２０のパターンを反映して形成されたウェーハ上の線幅（レジストの線幅または加工された膜の線幅）に基づいて、透過率が変調された透過率調整膜構造体１５１を形成する（ステップＳ２２０）。具体的には、ペリクル膜１５０の上に透過率調整層１６０を形成する。なお、ウェーハ上の線幅に相当するものとして、遮光膜１２０のマスク線幅に基づいて透過率を変調しても良い。また、露光機の照度分布や現像工程の現像レート分布等の加工工程中に発生する各種の面内分布に基づいて、透過率を変調しても良く、また、上記を合わせたものに基づいても良い。
そして、透過率調整膜構造体１５１を遮光膜１２０の上面に配置する（ステップＳ２３０）。具体的には、透過率調整層１６０が設けられたペリクル膜１５０を遮光膜の上面に配置する。
透過率が変調された透過率調整層１６０は、例えばインクジェット法によって、ペリクル膜（透光膜）１５０の上に形成できる。この時、図１２に表したように、透過率調整層１６０をペリクル膜１５０の内側（遮光膜１２０側）に形成する場合は、ペリクル膜１５０を基板１１０に貼り付ける前に、例えば枠１４０に取り付けられたペリクル膜１５０の内面に透過率調整層１６０を形成し、その後、そのペリクル膜１５０を基板１１０に取り付ける。これにより、透過率調整層１６０を遮光膜１２０の上面に配置できる。一方、図１６に表したように、透過率調整層１６１をペリクル膜１５０の外側に設ける場合は、透過率調整層１６１をペリクル膜１５０の上に形成するのは、ペリクル膜１５０を基板１１０に貼り付ける前でも良いし、後でも良い。
すなわち、上記のステップＳ２１０〜ステップＳ２３０の順序は、技術的に可能な範囲で任意である。例えば、透過率調整層１６０、１６１によって、露光機の照度の面内分布に起因した線幅の変動を補正する場合は、先に、透過率調整層１６０、１６１の形成を行い（ステップＳ２２０）、その後、遮光膜１２０を形成する（ステップＳ２１０）こともできる。
上記の方法によって、遮光膜１２０のパターンのマスク線幅に基づくウェーハの線幅のばらつきを透過率調整層１６０によって補正でき、均一な線幅が実現できる。また、それ以外に、露光機の照度分布など、各種の製造工程における各種面内ばらつきに起因したウェーハ上の線幅の変動を簡単に補正でき、均一なウェーハ上の線幅が実現できる。
すなわち、上記のステップＳ２１０〜ステップＳ２３０の順序は、技術的に可能な範囲で任意である。例えば、透過率調整層１６０、１６１によって、露光機の照度の面内分布に起因した線幅の変動を補正する場合は、先に、透過率調整層１６０、１６１の形成を行い（ステップＳ２２０）、その後、遮光膜１２０を形成する（ステップＳ２１０）こともできる。
上記の方法によって、遮光膜１２０のパターンのマスク線幅に基づくウェーハの線幅のばらつきを透過率調整層１６０によって補正でき、均一な線幅が実現できる。また、それ以外に、露光機の照度分布など、各種の製造工程における各種面内ばらつきに起因したウェーハ上の線幅の変動を簡単に補正でき、均一なウェーハ上の線幅が実現できる。
（第１１の実施の形態）
次に、第１１の実施の形態のフォトマスクの線幅補正装置について説明する。
図１９は、本発明の第１１の実施形態に係るフォトマスクの線幅補正装置の構成を例示する模式図である。
図１９に表したように、第１１の実施形態のフォトマスクの線幅補正装置５２０は、位置合わせ部３７０と透過率調整層形成部３６０とを有す。
位置合わせ部３７０は、フォトマスクの基板１１０の主面１１１に設けられ所定のパターンを有する遮光膜１２０の上面に設けられるペリクル膜（透光膜）１５０を位置合わせできる。なお、ペリクル膜１５０の代わりに別の膜を用いてもよい。さらには、プレート状の基板としても良い。また、位置合わせに関しては、図１９に表したように、ペリクル膜１５０の面に平行なＸ軸、Ｙ軸、Ｘ−Ｙ平面に垂直なＺ軸、ペリクル膜１５０のＸ−Ｙ平面での面内の角度θ、及び、ペリクル膜とＺ軸とのなす角度、の少なくとも１つに関して調整可能とすることができる。なお、制御部３８０を更に設け、透過率調整層形成部３６０及び位置合わせ部３７０の動作を制御することができる。
透過率調整層形成部３６０は、例えば、先に説明したインクジェット装置によって構成できる。そして、透過率調整層形成部３６０によって所定の遮光材料３５０をペリクル膜１５０に塗布し、透過率調整層１６０を設け、そして透過率調整層１６０の透過率を変調することができる。
次に、第１１の実施の形態のフォトマスクの線幅補正装置について説明する。
図１９は、本発明の第１１の実施形態に係るフォトマスクの線幅補正装置の構成を例示する模式図である。
図１９に表したように、第１１の実施形態のフォトマスクの線幅補正装置５２０は、位置合わせ部３７０と透過率調整層形成部３６０とを有す。
位置合わせ部３７０は、フォトマスクの基板１１０の主面１１１に設けられ所定のパターンを有する遮光膜１２０の上面に設けられるペリクル膜（透光膜）１５０を位置合わせできる。なお、ペリクル膜１５０の代わりに別の膜を用いてもよい。さらには、プレート状の基板としても良い。また、位置合わせに関しては、図１９に表したように、ペリクル膜１５０の面に平行なＸ軸、Ｙ軸、Ｘ−Ｙ平面に垂直なＺ軸、ペリクル膜１５０のＸ−Ｙ平面での面内の角度θ、及び、ペリクル膜とＺ軸とのなす角度、の少なくとも１つに関して調整可能とすることができる。なお、制御部３８０を更に設け、透過率調整層形成部３６０及び位置合わせ部３７０の動作を制御することができる。
透過率調整層形成部３６０は、例えば、先に説明したインクジェット装置によって構成できる。そして、透過率調整層形成部３６０によって所定の遮光材料３５０をペリクル膜１５０に塗布し、透過率調整層１６０を設け、そして透過率調整層１６０の透過率を変調することができる。
このように、第１１の実施形態のフォトマスクの線幅補正装置５２０は、ペリクル膜１５０を位置合わせする位置合わせ部３７０を設けているので、ペリクル膜１５０の所定の位置に所定の透過率が変調された透過率調整層１６０を設けることができる。これにより、ウェーハ上の線幅の変動を補正するように透過率調整膜構造体１５１の透過率を変調でき、ウェーハ上の線幅の変動を補正し、均一な線幅を得ることができる。
なお、上記では、本発明の実施形態のフォトマスク、フォトマスクの線幅補正方法及び線幅補正装置を半導体装置に用いる例として説明したが、本発明の実施形態のフォトマスク、フォトマスクの線幅補正方法及び線幅補正装置は、各種半導体装置の他、ＭＥＭＳ（ Micro-electro-mechanical System）、磁性体素子などの微細構造体の製造に使用できる。
（第１２の実施の形態）
図２０は、本発明の第１２の実施形態に係る電子デバイスの構成を例示する模式図である。
図２０に表したように、本実施形態に係る電子デバイス９５０は、メモリ等の半導体装置である。この電子デバイス９５０は、本発明の実施形態に係るフォトマスクを用いて製造される。これにより、電子デバイス９５０に用いられる被加工基板９１０の上に、均一な線幅を有する被加工膜９２１ａを形成することができる。その結果、電子デバイス９５０は、高い性能を発揮できる。なお、電子デバイス９５０には、微細構造を有する、メモリ以外の各種の半導体装置、ＭＥＭＳ、磁性体素子等が含まれ、この場合も高性能の電子デバイスが得られる。
図２０は、本発明の第１２の実施形態に係る電子デバイスの構成を例示する模式図である。
図２０に表したように、本実施形態に係る電子デバイス９５０は、メモリ等の半導体装置である。この電子デバイス９５０は、本発明の実施形態に係るフォトマスクを用いて製造される。これにより、電子デバイス９５０に用いられる被加工基板９１０の上に、均一な線幅を有する被加工膜９２１ａを形成することができる。その結果、電子デバイス９５０は、高い性能を発揮できる。なお、電子デバイス９５０には、微細構造を有する、メモリ以外の各種の半導体装置、ＭＥＭＳ、磁性体素子等が含まれ、この場合も高性能の電子デバイスが得られる。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、フォトマスク、フォトマスクの線幅補正方法、線幅補正装置及びそれを用いた電子デバイスを構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述したフォトマスク、フォトマスクの線幅補正方法、線幅補正装置及びそれを用いた電子デバイスを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのフォトマスク、フォトマスクの線幅補正方法及び線幅補正装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
１０、２０、３０、６０、７０、８０、９０ フォトマスク
１１０ 基板
１２０、１２０ａ、１２０ｂ 遮光膜
１３１ 第１の領域
１３２ 第２の領域
１３３ 第３の領域
１３４ 第４の領域
１３５ 第５の領域
１３６ 第６の領域
１３７ 第７の領域
１３８ 第８の領域
１４０ 枠
１５０ ペリクル膜（透光膜）
１５１ 透過率調整膜構造体
１６０、１６１ 透過率調整層
１８０ アライメントマーク
２００ レーザ出力部
２１０ レーザ光
２２０ ホモジナイザ
２３０ シリンドリカルレンズ
２４０ ステージ
２５０ 位置検出部
２６０ 走査部
３５０ 遮光材料
３６０ 透過率調整層形成部
３７０ 位置合わせ部
３８０ 制御部
４０１ 濃度制御方式
４０２ ディザ制御方式
５１０、５２０ 線幅補正装置
８０１ 横軸
８１０ａ、８１０ｂ 遮光膜以外の部分の振幅透過率
８２０ａ、８２０ｂ 遮光膜部の振幅透過率
８３０ａ、８３０ｂ、８３０ｃ 光強度
９１０ 被加工基板
９２０、９２１ａ、９２１ｂ 被加工膜
９３０ａ、９３０ｂ レジスト膜
９５０ 電子デバイス
１１０ 基板
１２０、１２０ａ、１２０ｂ 遮光膜
１３１ 第１の領域
１３２ 第２の領域
１３３ 第３の領域
１３４ 第４の領域
１３５ 第５の領域
１３６ 第６の領域
１３７ 第７の領域
１３８ 第８の領域
１４０ 枠
１５０ ペリクル膜（透光膜）
１５１ 透過率調整膜構造体
１６０、１６１ 透過率調整層
１８０ アライメントマーク
２００ レーザ出力部
２１０ レーザ光
２２０ ホモジナイザ
２３０ シリンドリカルレンズ
２４０ ステージ
２５０ 位置検出部
２６０ 走査部
３５０ 遮光材料
３６０ 透過率調整層形成部
３７０ 位置合わせ部
３８０ 制御部
４０１ 濃度制御方式
４０２ ディザ制御方式
５１０、５２０ 線幅補正装置
８０１ 横軸
８１０ａ、８１０ｂ 遮光膜以外の部分の振幅透過率
８２０ａ、８２０ｂ 遮光膜部の振幅透過率
８３０ａ、８３０ｂ、８３０ｃ 光強度
９１０ 被加工基板
９２０、９２１ａ、９２１ｂ 被加工膜
９３０ａ、９３０ｂ レジスト膜
９５０ 電子デバイス
Claims (5)
- 基板と、
前記基板の主面上に設けられ、第１のマスク線幅を有する第１の領域では第１の透過率を有し、前記第１のマスク線幅とは異なる第２のマスク線幅を有する第２の領域では前記第１の透過率とは異なる第２の透過率を有する遮光膜と、
を備え、
前記第１のマスク線幅を反映してウェーハ上に形成された第１のパターンの線幅と、前記第２のマスク線幅を反映して前記ウェーハ上に形成された第２のパターンの線幅と、が実質的に等しくなるように、前記第１の透過率と、前記第２の透過率と、が設定されてなることを特徴とするフォトマスク。 - 前記遮光膜は、前記基板とともにハーフトーン型位相シフトマスクを構成するハーフトーン型であり、
前記第２のマスク線幅は、前記第１のマスク線幅より小さく、前記第２の透過率は、前記第１の透過率より高いことを特徴とする請求項１記載のフォトマスク。 - 前記遮光膜は、珪化モリブデン、クロム酸化物、クロム窒化物、シリコン酸化物、シリコン窒化物、フッ素化合物、タンタル化合物、及び、それらの混合物よりなる群から選ばれた少なくとも１つを含む層を有することを特徴とする請求項１または２に記載のフォトマスク。
- 基板の主面上に、第１のマスク線幅を有する第１の領域と、前記第１のマスク線幅とは異なる第２のマスク線幅を有する第２の領域と、を有する遮光膜を形成し、
前記遮光膜の一部にレーザ光を照射して、前記遮光膜の透過率を部分的に上昇させて、前記第１のマスク線幅を反映してウェーハ上に形成された第１のパターンの線幅と、前記第２のマスク線幅を反映して前記ウェーハ上に形成された第２のパターンの線幅と、が実質的に等しくなるように、前記第１の領域の第１の透過率と、前記第２の領域の第２の透過率と、を設定することを特徴とするフォトマスクの線幅補正方法。 - 基板の主面上に設けられ、第１のマスク線幅を有する第１の領域と、前記第１のマスク線幅とは異なる第２のマスク線幅を有する第２の領域と、を有する遮光膜の所定のパターンの位置を検出する位置検出部と、
前記遮光膜のマスク線幅に対応して前記遮光膜の透過率を上昇させレーザ光を出射するレーザ出力部と、
前記遮光膜と前記レーザ光との相対位置を変化させる走査部と、
を備え、
前記レーザ出力部と前記走査部は、前記第１のマスク線幅を反映してウェーハ上に形成された第１のパターンの線幅と、前記第２のマスク線幅を反映して前記ウェーハ上に形成された第２のパターンの線幅と、が実質的に等しくなるように、前記第１の領域の第１の透過率と、前記第２の領域の第２の透過率と、を設定することを特徴とするフォトマスクの線幅補正装置。
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